ما الذي يحدد عمر البطارية القابلة لإعادة الشحن من نوع ليثيوم بوليمر

البطارية الليثيوم بوليمر (LiPo) هي نوع قابل لإعادة الشحن وتُستخدم لتشغيل أجهزة استهلاكية، بما في ذلك الطائرات المُسيَّرة والهواتف. ومع ذلك، فقد يكون فهم الجوانب التي تؤثر سلبًا على عمرها الافتراضي أمرًا بالغ الأهمية ليس فقط للمستخدمين والمنتجين الذين يسعون لتحقيق أفضل أداء لبطارياتهم، بل أيضًا لزيادة عمرها. حتى البطاريات التي تقدم فوائد جيدة مقارنةً بنظيراتها لها عيوب تؤثر على عمرها الافتراضي. في هذا المقال يتم توضيح كيف تؤثر عوامل مثل شاحن الدراجة، وعمق التفريغ، ودرجة الحرارة، والتخزين على أداء بطارية الليثيوم بوليمر.

تأثير دورات الشحن وعمق التفريغ

من بين العوامل الرئيسية التي تؤثر على عمر بطارية الليثيوم بوليمر (LiPo) توجد دورة الشحن. وتشير دورة الشحن إلى عملية تفريغ البطارية وإعادة شحنها بالكامل من الصفر (0) إلى القدرة الكاملة (100). في الواقع، لا تُستخدم في البرمجة التطبيقية سوى تدفق PDC بسبب حدوث تفريغ جزئي. على سبيل المثال، إذا استخدم الجهاز 25 بالمئة من بطارية دراجة كهربائية تبلغ قوتها الأربعة، فهذا لا يعني أن الجهاز استخدم دورة شحن كاملة. عادةً ما تتراوح عمر بطارية الليثيوم بوليمر بين 300 إلى 500 دورة قبل أن تقل سعتُها بشكل كبير.

إن العامل الرئيسي الذي يحدد عمر البطارية هو عمق التفريغ (DoD). يُشير DoD إلى نسبة السعة المستخدمة من البطارية قبل إعادة الشحن. على سبيل المثال، يمكن شحن بطارية حتى 50% ثم تفريغها مجددًا حتى 50%، مما يعطي قيمة DoD تساوي 50%. أظهرت التجارب مرارًا وتكرارًا أنه يمكن تقليل DoD من أجل إطالة عمر البطارية. فبطارية ذات DoD بنسبة 20% تمتلك عمرًا دورياً (عدد دورات الشحن والتفريغ) أطول بكثير قبل التلف، ربما أكثر من مرتين مقارنة ببطارية ذات DoD أعلى، على سبيل المثال بطارية يتم تفريغها بشكل متكرر حتى 80%. ويعود هذا العلاقة إلى أن التدهور يزداد مع التفريغ الأعمق، والذي يسبب إجهادًا أكبر على مواد المصعد والمهبط.

كيف تؤثر درجة الحرارة وفولتية التخزين على التدهور

تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على عمر بطارية الليثيوم بوليمر (LiPo). تعمل البطاريات بشكل أفضل ضمن نطاق درجة الحرارة العادية، والتي يُعتبر بشكل عام 20م (68ف). عند تسخينها، تزداد سرعة التفاعل الكيميائي داخل بطارية الليثيوم بوليمر، مما قد يزيد من سعتها على المدى القصير لكنه يؤدي إلى تدهورها على المدى الطويل. قد يؤدي التسخين الشديد إلى تحلل الإلكتروليت وبالتالي زيادة مقاومة البطارية الداخلية، وأخيرًا تلفها. من ناحية أخرى، قد تمنع درجات الحرارة المنخفضة للغاية البطارية من تزويد الدائرة بالتيار، لأن كفاءة العمليات الكيميائية المعنية في عمل البطارية تتأثر بزيادة المقاومة.

بالإضافة إلى ذلك، يؤثر جهد تخزين بطارية الليثيوم بوليمر على عمرها بشكل كبير. يمكن تخزين بطاريات الليثيوم بوليمر على المدى الطويل عند شحن جزئي يتراوح بين 3.7 إلى 3.8 فولت لكل خلية، ولا ينبغي تخزينها وهي مشبعة بالشحن (4.2 فولت لكل خلية) أو عند تفريغ كامل (أقل من 3.0 فولت لكل خلية). فإن ترك البطارية في حالة شحن كامل يسمح لها بتبني تركيب بلوري (تكتل الليثيوم) يؤدي إلى تقليل السعة بشكل لا رجعة فيه. من ناحية أخرى، قد يؤدي تخزين البطارية عند جهد منخفض إلى ظاهرة التفريغ المفرط أو انخفاض جهد البطارية إلى ما دون نقطة الأمان، مما قد يسبب ضررًا دائمًا.

الاستنتاج

باختصار، يعتمد عمر بطارية الليثيوم بوليمر القابلة لإعادة الشحن على مجموعة متنوعة من العوامل. يمكن أن يكون لدورات الشحن ومستوى التفريغ تأثيرات كبيرة على سعة البطارية قبل أن تنخفض بشكل ملحوظ. في الوقت نفسه، فإن الحفاظ على ظروف بيئية مثالية، من حيث درجة الحرارة وفولتية التخزين، يُعد أمرًا بالغ الأهمية لضمان صحة أطول للبطارية. من خلال الانتباه إلى هذه المتغيرات والتحكم فيها، يمكن للمرء أن يمد بشكل كبير من عمر وقابلية استخدام بطاريات الليثيوم بوليمر، بحيث تستمر في تزويد الأجهزة المرتبطة بها بالطاقة بعدة طرق. إن بطاريات الليثيوم بوليمر تشهد تحسنًا من خلال البحث والتطوير المستمر في كيمياء البطاريات، مما يبشر بحلول أكثر استقرارًا وطول عمرًا.