أصبحت بطاريات الليثيوم جزءًا لا غنى عنه في منظومة الطاقة الجديدة، إذ تُشغّل كل شيء بدءًا من المركبات الكهربائية ومرافق تخزين الطاقة وصولًا إلى الأجهزة الإلكترونية المحمولة. ومع ذلك، يواجه المستخدمون حول العالم تحديًا شائعًا يتمثل في التأثير الكبير لدرجة الحرارة على أداء البطارية؛ ففي الصيف غالبًا ما تظهر مشاكل مثل انتفاخ البطارية وتسربها، بينما يؤدي الشتاء إلى انخفاض حاد في مدى البطارية وضعف كفاءة الشحن. ويعود ذلك إلى حساسية بطاريات الليثيوم المتأصلة لدرجة الحرارة، حيث تعمل بطاريات فوسفات حديد الليثيوم، وهي من أكثر الأنواع استخدامًا، بكفاءة مثالية بين 0 و40 درجة مئوية. ضمن هذا النطاق، تعمل التفاعلات الكيميائية الداخلية وهجرة الأيونات بأقصى كفاءة، مما يضمن أقصى إنتاج للطاقة.
تشكل درجات الحرارة خارج النطاق الآمن مخاطر جسيمة على بطاريات الليثيوم. ففي البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، يتسارع تبخر الإلكتروليت وتحلله، مما يقلل من موصلية الأيونات، وقد يُنتج غازات تتسبب في انتفاخ البطارية أو تمزقها. إضافةً إلى ذلك، تتدهور الاستقرارية الهيكلية لمواد الأقطاب الكهربائية، مما يؤدي إلى فقدان غير قابل للاسترداد في السعة. والأخطر من ذلك، أن الحرارة الزائدة قد تُسبب هروبًا حراريًا، وهو تفاعل متسلسل قد يؤدي إلى حوادث أمنية، ويُعد سببًا رئيسيًا للأعطال في أجهزة الطاقة الحديثة. كما أن درجات الحرارة المنخفضة تُشكل مشكلة مماثلة: فزيادة لزوجة الإلكتروليت تُبطئ هجرة أيونات الليثيوم، مما يزيد المقاومة الداخلية ويقلل كفاءة الشحن والتفريغ. وقد يؤدي الشحن القسري في الظروف الباردة إلى ترسب أيونات الليثيوم على سطح القطب السالب، مُشكلاً تفرعات الليثيوم التي تخترق الفاصل وتُسبب دوائر قصر داخلية، مما يُشكل مخاطر أمنية كبيرة.
للتخفيف من هذه المخاطر الناجمة عن تغيرات درجة الحرارة، يُعد نظام حماية بطارية الليثيوم، المعروف اختصارًا بنظام إدارة البطارية (BMS)، ضروريًا. تتميز أنظمة إدارة البطارية عالية الجودة بحساسات حرارة NTC عالية الدقة تراقب درجة حرارة البطارية باستمرار. عند تجاوز درجات الحرارة الحدود الآمنة، يُطلق النظام إنذارًا؛ وفي حالات الارتفاعات المفاجئة في درجة الحرارة، يُفعّل النظام على الفور إجراءات وقائية لفصل الدائرة الكهربائية، مما يمنع حدوث المزيد من التلف. كما يُمكن لأنظمة إدارة البطارية المتقدمة المزودة بمنطق تحكم في التسخين عند درجات الحرارة المنخفضة تهيئة ظروف تشغيل مثالية للبطاريات في البيئات الباردة، مما يُعالج بفعالية مشكلات مثل انخفاض مدى البطارية وصعوبات الشحن، ويضمن أداءً مستقرًا في مختلف ظروف درجات الحرارة.
باعتبارها مكونًا أساسيًا لنظام أمان بطاريات الليثيوم، فإن نظام إدارة البطارية عالي الأداء لا يحمي السلامة التشغيلية فحسب، بل يطيل أيضًا عمر البطارية، مما يوفر دعمًا حاسمًا للتشغيل الموثوق لمعدات الطاقة الجديدة.
تاريخ النشر: 23 أكتوبر 2025
