بطارية ليثيوم 3 فولت

يمكن لبطارية ليثيوم 3 فولت تشغيل العديد من الأجهزة المنزلية. وهي تُستخدم على نطاق واسع في الساعات والآلات الحاسبة ومفاتيح المفاتيح والألعاب الإلكترونية الصغيرة، وتتميز بقدرات ممتازة في درجات الحرارة وعمر تخزين طويل.

يجب تخزين البطاريات في درجة حرارة مناسبة من أجل الحفاظ على حالة شحنها وإطالة عمرها الافتراضي، ولحمايتها من التلف الداخلي الذي يمكن أن يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي وقصر في الدائرة الكهربائية. عند تخزينها بشكل غير صحيح في درجة حرارة مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا يمكن أن تتعرض لتلف داخلي لا يمكن إصلاحه أو حدوث ماس كهربائي أو قصر في الدائرة الكهربائية أو قصر داخلي مما يسبب مشاكل قصر دائم في الدائرة الكهربائية.

كثافة طاقة عالية

تبرز بطاريات الليثيوم 3 فولت كواحدة من تقنيات البطاريات الرائدة القابلة لإعادة الشحن بفضل كثافة الطاقة العالية التي تتمتع بها، مما يتيح لها تخزين طاقة أكبر في عبوة أصغر من الأنواع الأخرى. كما أنها مقاومة للصدمات والاهتزازات والتغيرات الشديدة في درجات الحرارة؛ مما يجعلها مناسبة لمجموعة من الاستخدامات بما في ذلك الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية والسيارات بالإضافة إلى الطرازات التي يتم التحكم فيها عن بُعد والطائرات بدون طيار.

وتتميز بطاريات الليثيوم أيون عادةً بجهد متوسط يبلغ 3.7 فولت لكل خلية، مع سهولة تعديل هذه القيمة عن طريق ربط عدة خلايا على التوالي أو بالتوازي للحصول على سعة طاقة أكبر. وغالباً ما يتم اختيارها للإلكترونيات المحمولة والمركبات الكهربائية وأنظمة تخزين الشبكة.

وتعتمد كثافة الطاقة في بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن على مواد الأنود والكاثود والإلكتروليت. وتستخدم بطاريات الليثيوم إلكتروليتات غير مائية تحتوي على معقدات من أيونات الليثيوم مثل الكربونات العضوية مثل الإيثيلين أو كربونات البروبيلين في حاويات غير جامدة من أجل إبعاد الماء الذي يمكن أن يقلل من قدرة أو استقرار تدوير حزم البطاريات. من خلال الاستخلاص بالإقحام تنتقل أيونات الليثيوم بين الأقطاب الكهربائية من خلال عمليات تعرف باسم الإقحام أو الاستخلاص مع القطب الموجب الذي عادة ما يكون مصنوعًا من مادة الجرافيت أو الكربون المسامية بينما قد تتكون الأقطاب الكهربائية السالبة من معدن نشط مثل النيكل أو المنجنيز اعتمادًا على الطريقة التي يحدث بها الشحن أو دورات دورات استخدامه.

وتتطلب بطاريات الليثيوم عالية الطاقة أنوداً ذا سعة نوعية عالية وإمكانات منخفضة للإلكترود، مثل السيليكون أو مادة معدن الليثيوم. وينبغي أن توفر الكاثودات أداءً متوازنًا؛ وتشمل الخيارات الشائعة أنواع الإقحام أو التحويل - حيث توفر الأولى عمر دورة جيد وأداءً جيدًا للمعدل بينما توفر كاثودات التحويل أمانًا فائقًا بتكلفة أقل.

قاد المدير التنفيذي لشركة NIO سيارتهم التي تم إصدارها حديثاً ET7 من شنغهاي إلى شيامن بشحنة واحدة من بطاريتها، قاطعاً مسافة 1044 كم دون توقف أو توقف للتزود بالوقود. وقد تم استخدام بطارية ليثيوم أيون من نوع الحقيبة ذات معدل كثافة طاقة مذهل يبلغ 711 واط/كجم، وقد تم اعتمادها من قبل معهد اختبار مستقل باعتبارها محطمة للأرقام القياسية.

عمر طويل

3 فولت بطاريات الليثيوم 3 فولت مثالية للعديد من التطبيقات | خدمات إصلاح الكاميرات الرقمية وأجهزة الكمبيوتر المحمول | إن عمرها الطويل يجعلها مثالية لتطبيقات مثل الكاميرات الرقمية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، حيث يكون وقت تشغيلها أكثر من بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية، وإعادة شحنها عدة مرات قبل أن تصبح فارغة. ومع ذلك، يعتمد طول عمرها على عوامل متعددة؛ فاستخدام شاحن قابل للتكيف مصمم لها والابتعاد عن درجات الحرارة القصوى يمكن أن يطيل عمرها أكثر.

تعمل بطاريات الليثيوم عن طريق إقران قطب سالب (الأنود) بقطب موجب، يُعرف باسم القطب السالب. وبما أن أيونات الليثيوم تتحرك ذهاباً وإياباً عبر سائل إلكتروليت أثناء عمليات الشحن والتفريغ، تتحلل المواد بمرور الوقت لتفقد سعتها تدريجياً - تقدر الشركات المصنعة للبطاريات عموماً عدد دورات الشحن/التفريغ التي يمكن أن تتحملها بطارية الليثيوم قبل أن تفقد 80% من سعتها الأصلية.

من الصعب تقييم عمر البطارية باستخدام عدد الدورات بسبب الاختلافات في عمق التفريغ وعدم وجود تعريف واضح لما يشكل دورة واحدة. وعلاوة على ذلك، فإن زيادة معدل الشحن بمقدار الضعف سيقلل بشكل كبير من العمر المتوقع لدورة البطارية (انظر BU-501: أساسيات حول التفريغ للمزيد).

إذا كنت ترغب في زيادة العمر الافتراضي لبطارية الليثيوم، تجنب تفريغها وشحنها بالكامل قبل إعادة شحنها مرة أخرى. فالقيام بذلك يضر بهياكلها الداخلية ويقلل من عمرها التشغيلي بشكل كبير، مما قد يؤدي إلى تشكل هياكل شجيرية على الأنودات التي تخترق الفواصل، مما يؤدي إلى أحداث حرارية.

يعمل أداء بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بشكل عام بشكل جيد، على الرغم من أنه من الأفضل تجنب التفريغ العميق. يلعب تواتر وكثافة الاستخدام أيضاً دوراً رئيسياً في أداء البطارية؛ حيث يؤدي إشراك التطبيقات المتعطشة للطاقة بشكل مستمر إلى تسريع استنزاف البطارية بينما يساعد الاستخدام المتقطع في الحفاظ على طول عمرها لفترات طويلة. تلعب درجة الحرارة والرطوبة أيضاً دوراً في مدى جودة أداء بطاريات فوسفات حديد الليثيوم؛ فتوفير ظروف تخزين مناسبة (مثل مكان مظلم) سيبطئ عملية التدهور بشكل كبير.

مصدر طاقة متعدد الاستخدامات

تُعد بطاريات الليثيوم 3 فولت مصادر طاقة متعددة الاستخدامات تُستخدم في العديد من الأجهزة الإلكترونية وأنظمة الإنذار، بما في ذلك أنظمة السطو اللاسلكية. ويدوم عمرها الافتراضي عادةً من سنتين إلى 3 سنوات؛ وستقوم معظم أنظمة الإنذار بإخطار المستخدمين تلقائياً عند الحاجة إلى شراء بطاريات بديلة أو تغييرها.

هناك العديد من بطاريات الليثيوم 3 فولت في السوق، كل منها مصمم لأحجام وأشكال محددة من الأجهزة. فبعضها يمكن أن يكون أسطواني الشكل والبعض الآخر يشبه العملة المعدنية؛ وتستخدم أنظمة الإنذار عادةً بطاريات الليثيوم CR2 التي تم تصميمها خصيصاً لتناسب المساحات الصغيرة بشكل رفيع ومضغوط، مما يجعلها مثالية لأنظمة الإنذار وكذلك الأجهزة الإلكترونية الصغيرة الأخرى.

وتتميز هذه البطاريات بعمر افتراضي طويل وتحمل درجات الحرارة، مما يجعلها مناسبة للعديد من التطبيقات. كما أن كثافة طاقتها العالية وموثوقيتها تجعلها مناسبة للعديد من الأجهزة منخفضة الاستنزاف؛ ومع ذلك، فإن قدرتها تستنفد بسرعة عند استخدامها في الأجهزة عالية الاستنزاف. وعلاوةً على ذلك، تحتوي هذه البطاريات على مواد كيميائية ضارة تتطلب إجراءات مناولة خاصة وإجراءات تخلص خاصة عند التخلص منها.

تُعرف بطاريات الليثيوم على نطاق واسع بتعدد استخداماتها وطاقتها طويلة الأمد، مما يجعلها خيارًا ممتازًا للعديد من الأجهزة الإلكترونية مثل الكاميرات الرقمية أو المصابيح اليدوية والساعات وأجهزة التحكم عن بُعد، وحتى الألعاب المصنوعة للعب الأطفال. كما أن فعاليتها من حيث التكلفة تجعلها شائعة بشكل خاص. تُعد بطاريات الليثيوم CR على وجه الخصوص مطلوبة بشكل خاص نظرًا لفعاليتها من حيث التكلفة وعمرها الافتراضي الطويل.

تُصنع بطاريات الليثيوم CR باستخدام تقنية الليثيوم، ويتكون كاثودها من أكسيد الفلز وأنودها مصنوعة من الكربون المسامي. عند التفريغ، تتدفق الأيونات من الأنود إلى الكاثود من خلال أنظمة الإلكتروليت والفاصل أثناء التفريغ، وتعكس الشحنة هذا التدفق وتردها مرة أخرى على الأنود للترسيب - وتعرف هذه العملية باسم الطلاء؛ ولكنها تقلل من قدرة البطاريات على الدوران بشكل كبير.

تُعد كيمياء بطارية الليثيوم 3 فولت ذات أهمية قصوى لأدائها وطول عمرها، وتشير بادئة IEC CR إلى البطاريات ذات كيمياء ثاني أكسيد المنجنيز الليثيوم التي تنتج 3 فولت. تميل هذه الخلايا إلى التقادم بسرعة أقل مع بقائها أقل عرضة للقصور الداخلي من نظيراتها من النيكل والكوبالت.

سهولة الصيانة

يمكن أن يكون من السهل العناية ببطاريات الليثيوم ولها عمر افتراضي طويل جدًا عند صيانتها بشكل صحيح، اعتمادًا على عوامل مختلفة مثل النوع والظروف البيئية وتكرار دورات الشحن/إعادة الشحن. على سبيل المثال، قد تدوم بطارية الليثيوم 3 فولت لمدة تصل إلى 10 سنوات عند صيانتها بشكل صحيح.

حافظ على صحة بطاريات الليثيوم من خلال مراقبة حالتها الصحية (SoH) بانتظام. سيسمح لك ذلك بتحديد متى تصل البطارية إلى نهاية عمرها الافتراضي وتحتاج إلى الاستبدال؛ يتم قياس حالة SoH بقياس مقدار الطاقة التي توفرها البطارية للتطبيق، وعادةً ما يتم عرض النتائج على شاشة العرض.

تتضمن صيانة البطارية أيضًا الحفاظ على نظافة أطرافها. يمكن للأطراف المتسخة أن تقلل من تدفق الكهرباء، مما يؤدي إلى استنزاف أسرع لبطارية الليثيوم وزيادة عمرها الافتراضي. يمكن لفرشاة ناعمة أو قطعة قماش ناعمة تستخدم بشكل دوري لهذه المهمة أن تحدث فرقاً هائلاً في طول عمر بطاريات الليثيوم.

وأخيراً، عندما يتعلق الأمر بتخزين بطاريات الليثيوم، من المهم للغاية أن يتم تخزينها في درجة حرارة مثالية. يمكن أن تتسبب درجات الحرارة القصوى في تباطؤ التفاعلات الكيميائية في بطارية الليثيوم، وبالتالي انخفاض قدرتها، ويمكن أن تتسبب درجات الحرارة المرتفعة في ارتفاع درجة الحرارة التي قد تؤدي إلى نشوب حرائق إذا تُركت دون مراقبة.

يجب الاحتفاظ ببطاريات الليثيوم في درجة حرارة الغرفة؛ ولكن يجب تجنب البيئات الحارة. والطريقة الآمنة لتخزين بطاريات الليثيوم هي حفظها في مكان بارد ومظلم بعيداً عن الأجسام المعدنية أو مصادر الحرارة.

عند عدم الاستخدام، يجب شحن البطاريات حتى 50% من سعتها وفحصها بانتظام للتأكد من أنها لا تزال تحتفظ بشحن كافٍ لأداء فعال. يوصي مصنعو بطاريات الليثيوم بالقيام بذلك كل ستة إلى اثني عشر شهراً. من الحكمة أيضًا استخدام أجهزة الشحن المتوافقة فقط عند شحن البطاريات لأن استخدام أنواع رديئة أو غيرها قد يؤدي إلى تلفها أو تقصير عمرها الافتراضي بشكل كبير.

تقدم بطاريات الليثيوم مزايا كبيرة مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية من حيث وقت إعادة الشحن ودورات التفريغ العالية، مما يجعلها الخيار الأفضل للتطبيقات التي تنطوي على استنفاد البطارية أو العمل في ظروف جوية قاسية. علاوة على ذلك، يمكن شحن خلايا الليثيوم تدريجياً لتقليل وقت التوقف عن العمل أثناء دورات الشحن.