أداء بطارية الليثيوم الثلاثية وبطارية ليثيوم فوسفات الحديد في مصادر الطاقة المحمولة الخارجية
أداء بطارية الليثيوم الثلاثية وبطارية ليثيوم فوسفات الحديد في مصادر الطاقة المحمولة الخارجية
في سوق مصادر الطاقة المحمولة الخارجية، تعد بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) وبطاريات الليثيوم الثلاثية النوعين الرئيسيين لخلايا البطارية. تظهر كل من بطاريات الليثيوم الثلاثية وبطاريات ليثيوم فوسفات الحديد مزايا وعيوب مختلفة في استخدام مصادر الطاقة المحمولة الخارجية.
بطارية الليثيوم الثلاثية، والمعروفة أيضًا باسم بطارية الليثيوم أيون الثلاثية، هي نوع من بطاريات الليثيوم أيون التي تتكون من أكسيد النيكل والمنغنيز والكوبالت (NMC) أو أكسيد الألومنيوم والنيكل والكوبالت (NCA). من ناحية أخرى، تتكون بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد بشكل أساسي من أقطاب كهربائية موجبة وسالبة، وفواصل، وإلكتروليتات، وأغلفة خارجية. يتكون القطب الموجب، الذي يعمل كوحدة تخزين الطاقة في بطاريات الليثيوم أيون، من مواد نشطة وعوامل موصلة ومثبتات وغيرها. في بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد، المادة النشطة للقطب الموجب هي فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4)، المعروف بثباته الممتاز في الدورة، ومقاومته لدرجات الحرارة العالية، وميزات السلامة. تؤدي هذه التركيبات الهيكلية المختلفة إلى خصائص أداء متميزة.
السلامة: تتميز بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد بثبات حراري أعلى نسبيًا وأقل عرضة للاحتراق أو الانفجار في ظروف درجات الحرارة المرتفعة. ويرجع ذلك إلى درجة حرارة تحللها 800°ج، أعلى بكثير من 200°C من بطاريات الليثيوم الثلاثية. ومن ثم، تتمتع بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد بميزة كبيرة من حيث السلامة.
ومع ذلك، هذا لا يعني سلامة أقل في بطاريات الليثيوم الثلاثية. في الواقع، مع التقدم في تصميم السلامة داخل نظام بطارية الطاقة وتحسينات النظام المختلفة مثل الحماية من الشحن الزائد، والحماية من التفريغ الزائد، والحماية من درجة الحرارة الزائدة، والحماية من التيار الزائد، وما إلى ذلك، يمكن أداء السلامة لبطاريات الليثيوم الثلاثية تكون مضمونة. تُظهر بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد مستوى أعلى من الأمان، وأقل عرضة للانفجارات أو الحرائق. أثبتت التجارب والاختبارات أن مقاومة درجات الحرارة العالية والثبات الكيميائي لفوسفات الحديد الليثيوم يؤدي إلى انخفاض مخاطر الانفلات الحراري مقارنة ببطاريات الليثيوم الثلاثية. ولذلك، في البيئات الخارجية القاسية، حديد الليثيوم
توفر بطاريات الفوسفات ضمانات أعلى للسلامة.
علاوة على ذلك، في التطبيقات العملية، تتمتع بطاريات الليثيوم الثلاثية بكثافة طاقة أعلى نسبيًا، مما يوفر سرعات شحن أسرع وإخراج طاقة أقوى، ومناسبة للسيناريوهات ذات متطلبات التحمل العالية، مثل السيارات الكهربائية. وفي الوقت نفسه، تجد بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد تطبيقات أكثر شمولاً في مجال تخزين الطاقة نظرًا لدورتها الطويلة وتكاليفها المنخفضة.
عمر الخدمة: تعرض بطاريات الليثيوم الثلاثية فقدانًا أكثر استقرارًا للطاقة أثناء الاستخدام. على وجه التحديد، بعد أكثر من 1000 دورة من تفريغ الشحن، يمكنها الاحتفاظ بكفاءة البطارية بنسبة 80%. ومع ذلك، فإن إنتاج الطاقة في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة يميل إلى أن يكون غير مستقر، ويحافظ على ما يقرب من 80٪ من السعة العادية عند -20°C. وهذا يعني أنه في الظروف القاسية، مثل الاستكشافات الخارجية في فصل الشتاء أو أنشطة التسلق، قد لا توفر بطاريات الليثيوم الثلاثية طاقة كافية. من ناحية أخرى، تظهر بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد أداءً أكثر استقرارًا من حيث تدهور البطارية. وحتى بعد أكثر من 3000 دورة من تفريغ الشحن، يمكنها الحفاظ على كفاءة البطارية بنسبة 80%. نسبيًا، يظل إنتاج الطاقة الخاص بها أكثر استقرارًا في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة، ويحافظ على حوالي 50% من السعة العادية عند -20°C. لذلك، تعد بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد أكثر ملاءمة للأنشطة اليومية الخارجية مثل التخييم والتصوير الفوتوغرافي وما إلى ذلك.
كثافة الطاقة وسرعة الشحن: في الوقت الحاضر، تتمتع بطاريات الليثيوم الثلاثية بشكل عام بكثافة طاقة أعلى من بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد. وفقًا لبعض بيانات الاختبار، يمكن لبطاريات الليثيوم الثلاثية تحقيق كثافة طاقة تبلغ 200 وات ساعة/كجم، في حين أن بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد تحوم عادةً حول 150 وات ساعة/كجم. وهذا يعني أنه تحت نفس الوزن، يمكن لبطاريات الليثيوم الثلاثية أن توفر إنتاج طاقة أعلى. بالنظر إلى سرعة الشحن، عادة ما تكون بطاريات الليثيوم الثلاثية أسرع مقارنة ببطاريات ليثيوم فوسفات الحديد. توضح بعض بيانات الاختبار أن بطاريات الليثيوم الثلاثية مناسبة للشحن السريع والشحن فائق السرعة، بينما تظهر بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد معدلات شحن أبطأ نسبيًا. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن بطاريات Ternary Lithium تتمتع بسرعات أكبر في انتقال الأيونات، مما يتيح عمليات شحن أسرع."
