شحن سريع عام لشحن تيار مستمر عالي الطاقة، يمكن ملء نصف ساعة بـ 80% من الطاقة، جهد شحن تيار مستمر للشحن السريع أكبر بشكل عام من جهد البطارية. فما هي مخاطر الشحن السريع لبطارية الليثيوم فيما يتعلق بالمشاكل الفنية للشحن السريع لبطارية الليثيوم؟
ما هي المخاطر المرتبطة ببطاريات الليثيوم سريعة الشحن؟
الطرق الثلاث الأساسية لتحقيق الشحن السريع هي: الحفاظ على الجهد ثابت وزيادة التيار؛ الحفاظ على التيار المستمر وزيادة الجهد. وزيادة التيار والجهد في نفس الوقت. ومع ذلك، لتحقيق الشحن السريع حقًا، ليس فقط لتحسين التيار والجهد، فإن تقنية الشحن السريع عبارة عن مجموعة كاملة من الأنظمة، بما في ذلك محول الشحن السريع ونظام إدارة الطاقة الذكي.
الشحن السريع على المدى الطويل يؤثر على عمر بطاريات الليثيوم، الشحن السريع لبطاريات الليثيوم يكون على حساب دورة عمر البطارية، لأن البطارية عبارة عن جهاز يولد الكهرباء من خلال التفاعلات الكهروكيميائية، الشحن هو حدوث تفاعل كيميائي عكسي ، وسيكون الشحن السريع في الإدخال الفوري للتيار العالي للبطارية، وسيؤدي الاستخدام المتكرر لوضع الشحن السريع إلى تقليل سعة تقليل البطارية، وتقليل عدد دورات شحن وتفريغ البطارية.
يجلب الشحن السريع لبطارية الليثيوم ثلاثة تأثيرات: التأثير الحراري، وترسيب الليثيوم، والتأثير الميكانيكي
1. يؤدي الشحن السريع المتكرر إلى تسريع استقطاب خلية البطارية
عندما يكون تيار الشحن المستمر كبيرًا، يرتفع تركيز الأيونات عند القطب، ويزداد الاستقطاب، ولا يمكن أن يتوافق جهد طرف البطارية بشكل مباشر وخطي مع كمية الكهرباء المشحونة. في الوقت نفسه، فإن الشحن عالي التيار، وزيادة المقاومة الداخلية سيؤدي إلى زيادة تأثير تسخين جول الناجم عن الآثار الجانبية، مثل تحلل تفاعل الإلكتروليت، وإنتاج الغاز وسلسلة من المشاكل، وعامل الخطر يزداد فجأة، والتأثير فيما يتعلق بسلامة البطارية، لا بد أن يتم تقصير عمر البطاريات غير المزودة بالطاقة بشكل كبير.
2. الشحن السريع المتكرر قد يؤدي إلى تبلور نواة البطارية
الشحن السريع لبطارية الليثيوم يعني أن أيونات الليثيوم يتم تفريغها بسرعة و"تسبح" إلى الأنود، الأمر الذي يتطلب أن تتمتع مادة الأنود بقدرة تضمين الليثيوم السريعة، نظرًا لإمكانات الليثيوم المدمجة وإمكانية هطول الليثيوم هي نفسها تقريبًا، في الشحن السريع أو في ظروف درجات الحرارة المنخفضة، قد تترسب أيونات الليثيوم على السطح لتكوين الليثيوم المتغصن. سوف يخترق الليثيوم المتغصن الحجاب الحاجز ويسبب فقدانًا ثانويًا، مما يقلل من سعة البطارية. عندما تصل بلورة الليثيوم إلى كمية معينة، فإنها ستنمو من القطب السالب إلى الحجاب الحاجز، مما يسبب خطر حدوث دائرة كهربائية قصيرة للبطارية.
3. الشحن السريع المتكرر سيقلل من عمر البطارية
يؤدي الشحن المتكرر أيضًا إلى تسريع استنفاد عمر البطارية، بل ويؤدي إلى مشاكل مثل انخفاض نشاط البطارية وقصر عمر البطارية. خاصة بعد إضافة تقنية الشحن السريع، فبالرغم من أن سرعة الشحن في المرحلة المبكرة تكون سريعة جدًا، إلا أنه لم يصل الشحن إلى 100% عند فصله، مما أدى إلى الشحن المتعدد، وزيادة عدد دورات البطارية، على المدى الطويل. سيؤدي استخدام مثل هذه الطريقة إلى تقليل نشاط البطارية، وبالتالي تسريع عمر البطارية.
تعتبر درجة الحرارة المرتفعة أكبر قاتل لشيخوخة بطارية الليثيوم، فالشحن السريع ذو الطاقة العالية سيجعل البطارية تسخن في فترة قصيرة من الوقت، والشحن غير السريع على الرغم من أن الطاقة منخفضة، وحرارة منخفضة لكل وحدة زمنية، ولكنها تحتاج إلى وقت تشغيل أطول. وبهذه الطريقة، ستتراكم حرارة البطارية أيضًا بمرور الوقت، ولن يكون الفرق في الحرارة المتولدة أثناء الشحن كافيًا لإحداث اختلاف في معدل تقادم البطارية.
بتلخيص ما سبق، يمكننا أن نستنتج أن الشحن السريع له متطلبات جودة عالية للبطارية، وله خسارة أكبر في عمر البطارية، كما سينخفض عامل الأمان بشكل كبير، لذا حاول القيام بذلك بأقل قدر ممكن عندما لا يكون ذلك ضروريًا. سيؤدي الشحن السريع المتكرر للبطارية إلى الإضرار بالبطارية، ولكن بسبب الاختلافات في كثافة خلايا البطارية والمواد ودرجة الحرارة المحيطة ونظام إدارة البطارية، تتعرض البطارية لدرجات مختلفة من الإصابة أثناء الشحن السريع.
وقت النشر: 26 أكتوبر 2023