لماذا تحتاج بطاريات الليثيوم إلى تجارب واختبارات تقادم؟ ما هي عناصر الاختبار؟

ما هي إجراءات تجربة شيخوخة بطارية الليثيوم واختبارات المشروع؟
من خلال الاختبار والمراقبة المستمرة للأداء التالي، يمكننا فهم التغييرات والضعف في البطارية أثناء الاستخدام بشكل أفضل، بالإضافة إلى موثوقية البطارية وعمرها الافتراضي وخصائص الأداء في ظل ظروف العمل المحددة.
١. انخفاض سعة البطارية: يُعد انخفاض سعة البطارية أحد المؤشرات الرئيسية لانخفاض عمر البطارية. ستُجري تجربة التقادم دورات شحن وتفريغ دورية لمحاكاة عملية الشحن والتفريغ الدورية للبطارية أثناء الاستخدام الفعلي. قيّم انخفاض سعة البطارية بقياس التغير فيها بعد كل دورة.
٢. عمر دورة البطارية: يشير عمر دورة البطارية إلى عدد دورات الشحن والتفريغ الكاملة التي يمكن للبطارية اجتيازها. تُجرى تجارب التقادم عددًا كبيرًا من دورات الشحن والتفريغ لتقييم عمر دورة البطارية. عادةً، تُعتبر البطارية قد وصلت إلى نهاية عمرها الافتراضي عندما تنخفض سعتها إلى نسبة معينة من سعتها الأولية (مثلًا، ٨٠٪).
٣. زيادة المقاومة الداخلية: تُعدّ المقاومة الداخلية مؤشرًا مهمًا للبطارية، إذ تؤثر بشكل مباشر على كفاءة شحنها وتفريغها وكفاءة تحويل الطاقة. تُقيّم تجربة التقادم زيادة المقاومة الداخلية للبطارية من خلال قياس التغير فيها أثناء الشحن والتفريغ.
٤. أداء السلامة: تشمل تجربة التقادم أيضًا تقييم أداء سلامة البطارية. قد يشمل ذلك محاكاة تفاعل البطارية وسلوكها في ظروف غير طبيعية، مثل ارتفاع درجة الحرارة، والشحن الزائد، والتفريغ الزائد، وذلك للكشف عن سلامة البطارية واستقرارها في هذه الظروف.
٥. خصائص درجة الحرارة: تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على أداء البطارية وعمرها الافتراضي. تُمكّن تجارب قياس العمر الافتراضي من محاكاة تشغيل البطاريات في ظروف درجات حرارة مختلفة لتقييم استجابة البطارية وأدائها لتغيرات درجة الحرارة.
لماذا تزداد المقاومة الداخلية للبطارية بعد استخدامها لفترة؟ وما تأثير ذلك؟
بعد استخدام البطارية لفترة طويلة، تزداد مقاومتها الداخلية نتيجةً لشيخوخة موادها وبنيتها. المقاومة الداخلية هي المقاومة التي تنشأ عند مرور التيار عبرها. تُحدد هذه المقاومة بالخصائص المعقدة لمسار التوصيل الداخلي للبطارية، والذي يتكون من الإلكتروليتات، ومواد الأقطاب الكهربائية، ومجمعات التيار، والإلكتروليتات، وغيرها. وفيما يلي تأثير زيادة المقاومة الداخلية على كفاءة التفريغ:
١. انخفاض الجهد: ستؤدي المقاومة الداخلية إلى انخفاض جهد البطارية أثناء عملية التفريغ. هذا يعني أن جهد الخرج الفعلي سيكون أقل من جهد الدائرة المفتوحة للبطارية، مما يقلل من الطاقة المتاحة لها.
٢. فقدان الطاقة: تُسبب المقاومة الداخلية للبطارية توليد حرارة إضافية أثناء التفريغ، وهذه الحرارة تُمثل فقدانًا للطاقة. يُقلل فقدان الطاقة من كفاءة تحويل الطاقة للبطارية، مما يُقلل من كفاءة إنتاجها للطاقة في نفس ظروف التفريغ.
٣. انخفاض إنتاج الطاقة: بسبب زيادة المقاومة الداخلية، سيزداد انخفاض الجهد وفقدان الطاقة في البطارية عند إخراج تيار عالٍ، مما يُعيقها عن توفير إنتاج طاقة عالي بفعالية. وبالتالي، تنخفض كفاءة التفريغ وقدرتها على إنتاج الطاقة.
باختصار، تؤدي زيادة المقاومة الداخلية إلى انخفاض كفاءة تفريغ البطارية، مما يؤثر على الطاقة المتاحة لها، وناتج الطاقة، والأداء العام. لذلك، فإن تقليل المقاومة الداخلية للبطارية يمكن أن يُحسّن كفاءة تفريغها وأدائها.