جدول المحتويات
عندما تنخفض درجات الحرارة إلى أقل من درجة التجمد، تكافح معظم البطاريات لتقديم أدائها المقدر. فالطقس البارد يبطئ التفاعلات الكيميائية داخل الخلايا ويزيد من المقاومة الداخلية ويقلل السعة بشكل كبير. بالنسبة للمستخدمين الذين يعتمدون على بطاريات الليثيوم في الطائرات بدون طيار أو أجهزة الاستشعار الخارجية أو المركبات الشتوية، فإن اختيار نوع البطارية المناسب واتخاذ الاحتياطات المناسبة يمكن أن يحدث فرقاً بين التشغيل السلس وانقطاع الطاقة المفاجئ.
يشرح هذا الدليل كيف تؤثر البرودة على بطاريات الليثيوم، وما هي الكيميائيات الأفضل أداءً، وما الذي يجب أن تبحث عنه عند اختيار أو استخدام بطارية الليثيوم في الطقس البارد.
لماذا يؤثر الطقس البارد على بطاريات الليثيوم？
تعتمد جميع البطاريات التي تعتمد على الليثيوم على حركة أيونات الليثيوم عبر إلكتروليت بين الأنود والكاثود. وفي الطقس البارد، تتباطأ هذه الحركة. مع انخفاض درجة الحرارة
- انخفاض حركية الأيوناتوهو ما يعني أن أيونات أقل يمكن أن تتحرك لتوليد التيار.
- زيادة المقاومة الداخليةمما يسبب تباطؤًا ملحوظًا في الجهد تحت الحمل.
- انخفاض السعة المتاحة - قد تحصل على 50-70% فقط من وقت التشغيل المقدر عند درجة حرارة -10 درجات مئوية (14 درجة فهرنهايت).
كما أن البرودة تزيد من سماكة المنحل بالكهرباء ويمكن أن تتسبب في تصفيح الليثيوم أثناء الشحن إذا كانت الخلايا باردة جداً. لهذا السبب تحذر الشركات المصنعة من الشحن تحت درجة حرارة أقل من 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) - فقد يؤدي ذلك إلى تلف الخلية بشكل دائم.
ما هي درجة الحرارة السيئة لبطاريات الليثيوم؟
يكون أداء بطاريات الليثيوم أيون أفضل في نطاق درجة حرارة مثالية 20 درجة مئوية إلى 25 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت إلى 77 درجة فهرنهايت). بمجرد انخفاض درجة الحرارة إلى ما دون درجة التجمد (0 درجة مئوية أو 32 درجة فهرنهايت)، يبدأ أداؤهم في الانخفاض بشكل ملحوظ.
- 0 درجة مئوية إلى -10 درجات مئوية (32 درجة فهرنهايت إلى 14 درجة فهرنهايت): تنخفض سعة البطارية بشكل معتدل، ولكن لا يزال التشغيل ممكناً بأداء محدود.
- -10 درجة مئوية إلى -20 درجة مئوية (14 درجة فهرنهايت إلى -4 درجة فهرنهايت): تنخفض الكفاءة بشكل حاد، ويصبح من الصعب الحفاظ على خرج طاقة كافٍ.
- أقل من -20 درجة مئوية تحت الصفر (-4 درجة فهرنهايت): ترتفع احتمالية حدوث ضرر دائم بشكل كبير، ويمكن أن يتسبب الشحن في ظل هذه الظروف في حدوث ضرر لا يمكن إصلاحه.
في درجات حرارة منخفضة للغاية, يشكل الشحن أكبر خطر - قد يتكون الليثيوم المعدني على الأنود، مما قد يؤدي إلى ماس كهربائي داخلي و مشكلات خطيرة تتعلق بالسلامة.
LiPo مقابل LiFePO₄: أيهما أفضل للطقس البارد؟
الاختيار بين بوليمر الليثيوم (LiPo) و فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO₄) قد تكون البطاريات مربكة - فكلاهما من كيميائيات الليثيوم الشائعة، لكنهما يتصرفان بشكل مختلف تمامًا في البيئات الباردة. لا يعتمد الاختيار الصحيح على مدى تحمل درجة الحرارة فحسب، بل يعتمد أيضًا على التطبيق، ومتطلبات الوزن، ومتطلبات الطاقة.
دعنا نقارن بين الاثنين عبر عدة عوامل حاسمة:
| الميزة | بطارية LiPo | بطارية LiFeFePO₄ |
| كثافة الطاقة | عالية | معتدل |
| الأداء في درجات الحرارة المنخفضة | متوسط: يمكن استخدامه حتى -20 درجة مئوية تحت الصفر مع التسخين المسبق | ممتاز: يحافظ على السعة حتى -30 درجة مئوية تحت الصفر مع تدفئة مدمجة |
| طاقة التفريغ | عالية (رائعة للأجهزة ذات التيار العالي مثل الطائرات بدون طيار) | معتدل (تيار مستقر ولكن أقل من ذروة التيار) |
| دورة الحياة | 500-1000 دورة نموذجية | أكثر من 2000 دورة ممكنة |
| الوزن | عامل الشكل خفيف الوزن ومرن | أثقل وأضخم بنفس السعة |
| السلامة | حساس للشحن الزائد/الحرارة الزائدة | مستقر كيميائياً وأكثر أماناً |
| التطبيقات المثالية | الطائرات بدون طيار، والأجهزة القابلة للارتداء، والروبوتات، والأجهزة المحمولة | المركبات المتنقلة، وأنظمة الطاقة الشمسية، والتخزين البارد، والطاقة الاحتياطية |
كيف تختار بطارية الليثيوم للطقس البارد؟
اختر LiPo إذا كان تطبيقك:
- طائرات بدون طيار/طائرات بدون طيار
- الأجهزة القابلة للارتداء
- سيارات RC عالية الأداء
- الأجهزة الإلكترونية المحمولة حيث يكون الوزن الخفيف للغاية أمرًا بالغ الأهمية
في هذه السيناريوهات تُعد نسبة الطاقة إلى الوزن العالية والحجم الصغير من المتطلبات غير القابلة للتفاوض، ولا يوجد بديل عملي. يجب على المستخدمين قبول أدائها المنخفض بشكل كبير في الطقس البارد والالتزام الصارم ببروتوكولات الاستخدام والشحن (مثل تدفئتها إلى درجة حرارة الغرفة قبل الشحن).
اختر LiFePO₄ إذا كان تطبيقك:
- الأنظمة الكهربائية للمركبات الترفيهية/البحرية
- أنظمة تخزين الطاقة الشمسية
- محطات الطاقة المحمولة
- معدات الصيد على الجليد، طاقة التخييم في الهواء الطلق
- بطاريات بدء تشغيل السيارة (مساعدة أو رئيسية)
- أي تطبيق تكون فيه البطارية مثبتة في مكانها وحيث تكون السلامة والعمر الافتراضي أمرًا بالغ الأهمية
في هذه السيناريوهات إن السلامة والعمر الافتراضي وثبات السعة أهم بكثير من قابلية النقل خفيفة الوزن. يمكنك بسهولة تركيب بطاريات LiFePO₄ الأثقل في مكان ثابت والاستمتاع بخدمتها الموثوقة لمدة تصل إلى عقد من الزمن.
حلول البطاريات المخصصة لدرجات الحرارة المنخفضة - LanDazzle
تأسست شركة LanDazzle في عام 2018، وهي شركة رائدة في مجال تصنيع الليثيوم تركز على البحث والتطوير في بطارية ليبو ذات شكل خاصوالبطارية ذات درجة الحرارة المنخفضة و حزمة بطارية الليثيوم.
مزايا بطارياتنا ذات درجة الحرارة المنخفضة:
- مزايا الشكل: مع تقدم تقنية التكديس، يمكن تخصيص أشكال بطارياتنا على نطاق واسع، مما يوفر المزيد من مرونة التصميم وتحسين استخدام المساحة الداخلية داخل الأجهزة. يتيح ذلك إنتاج صغيرة, بطاريات فائقة النحافة التي لا تناسب المنتجات المدمجة أو ذات الشكل الفريد فحسب، بل توفر أيضًا أداءً موثوقًا في درجات الحرارة المنخفضة. تُعد هذه البطاريات مثالية للتطبيقات المتخصصة والمعدات الذكية الاحترافية والبيئات التي تكون فيها كفاءة المساحة والأداء المتسق في ظل الظروف الباردة أمرًا بالغ الأهمية.
- مزايا الأداء: تم تصميم بطاريات الليثيوم التي نقدّمها لتتفوّق في أصعب ظروف الطقس البارد، فتقدّم أداءً استثنائياً في الأماكن التي تفشل فيها البطاريات الأخرى. فهي تتميز بأداء تفريغ متميز في درجات الحرارة المنخفضة، حيث تحافظ على كفاءة تزيد عن 60% حتى عند درجة حرارة -40 درجة مئوية قصوى مع معدل تفريغ 0.5C. وعند درجة حرارة أكثر شيوعًا -30 درجة مئوية، فإنها توفر ما يصل إلى 80% من سعتها الاسمية. توفر هذه البطاريات طاقة موثوقة وآمنة لتطبيقاتك الأكثر أهمية بفضل نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع من -40 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية ومعايير السلامة العالية المتوافقة مع شهادات UL وCE والأمم المتحدة.
- مزايا الوزن: في ظل مواصفات الجهد والقدرة المتماثلة، توفر بطاريات الليثيوم بوليمر منخفضة الحرارة ميزة وزن كبيرة على نظيراتها من بطاريات LiFePO₄₄. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى أن خلايا LiPo تستخدم تصميم كيس مرن وخفيف الوزن، في حين أن بطاريات LiFePO₄₄ غالباً ما تستخدم أغلفة ألومنيوم أسطوانية أو منشورية أثقل لإيواء كيمياء أكثر كثافة بطبيعتها. يسمح هذا الاختلاف الجوهري في البناء لبطاريات LiPo بتحقيق تصميمات أكثر إحكاماً وكفاءة في المساحة.
كيف تشحن بطارية الليثيوم في الطقس البارد؟
الشحن هو العملية الأكثر أهمية لبطاريات الليثيوم في الطقس البارد. اتبع دائماً أفضل الممارسات التالية:
- لا تشحن أبدًا أقل من 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت).
يؤدي شحن الخلايا المتجمدة إلى تصفيح الليثيوم وتقصير داخلي. - قم بتسخين البطاريات قبل الشحن.
إذا كانت البطارية باردة، أحضرها إلى الداخل واتركها تصل إلى درجة حرارة الغرفة تدريجياً. - استخدم نظام إدارة المباني أو الشاحن المزود بحماية من درجة الحرارة.
تؤخر العديد من الأنظمة الحديثة الشحن تلقائياً حتى تصبح درجة الحرارة الداخلية آمنة. - الشحن بتيارات منخفضة.
يولد الشحن البطيء (على سبيل المثال، 0.3 درجة مئوية - 0.5 درجة مئوية) ضغطًا أقل على الخلايا الباردة. - تجنب الشحن السريع في الشتاء.
يؤدي الشحن السريع إلى تضخيم التسخين الداخلي ويمكن أن يتسبب في ترسب الليثيوم بشكل غير متساوٍ.
كيفية حماية بطاريات الليثيوم في الطقس البارد?
في حين أن الطقس البارد يشكل تحدياً لبطاريات الليثيوم، يمكنك اتخاذ خطوات استباقية لضمان الأداء الأمثل وطول العمر الافتراضي طوال فصل الشتاء. فيما يلي أربع استراتيجيات رئيسية لإدارة البطارية بفعالية في الطقس البارد:
- إعطاء الأولوية للتخزين الدافئ: عندما لا تكون البطاريات قيد الاستخدام، قم بتخزين البطاريات في بيئة أعلى من 10 درجات مئوية (50 درجة فهرنهايت). هذه الممارسة البسيطة هي الطريقة الأكثر فعالية لمنع فقدان السعة بشكل كبير والحفاظ على سلامة البطارية.
- استثمر في العزل: استخدم الأغطية المعزولة أو البطانيات الحرارية لحماية البطاريات من البرد. هذا يخلق حاجزاً يساعد في الحفاظ على درجة حرارة داخلية مستقرة، مما يبطئ فقدان الحرارة. وللحصول على أقصى قدر من الراحة، فكر في الموديلات المزودة بعازل مثبت في المصنع.
- التسخين المسبق قبل الاستخدام: لا تستخدم أو تشحن بطارية باردة كالثلج. إذا تعرضت لدرجات حرارة متجمدة، قم بتدفئتها برفق أولاً. يمكن القيام بذلك عن طريق إحضارها إلى الداخل أو استخدام جهاز تدفئة بطارية مخصص لذلك.
- اختر الإدارة النشطة: للحصول على أقصى درجات الحماية في المناخات القاسية، اختر نظام بطارية مزود بوظيفة تدفئة مدمجة. يتم تنشيط هذه الوحدات المتطورة تلقائياً لتدفئة القلب إلى درجة حرارة التشغيل المثلى، مما يضمن توفر الطاقة عند الطلب.
الخاتمة
يتطلب اختيار بطاريات الليثيوم للطقس البارد فهم كيفية تأثير درجة الحرارة على الأداء والسلامة. توفر بطاريات LiPo نسبة طاقة إلى وزن لا مثيل لها، مما يجعلها مثالية للتطبيقات المدمجة وعالية الاستنزاف - ولكن يجب حمايتها وعزلها وتدفئتها قبل الاستخدام. بالنسبة للمستخدمين الذين يعملون في البيئات شديدة البرودة، يمكن استخدام بطاريات LiFePO₄ أو بطاريات LiPo المخصصة ذات درجة الحرارة المنخفضة الحلول مع سخانات مدمجة توفر النتائج الأكثر موثوقية.
سواء كنت تقوم بتشغيل طائرة بدون طيار في ألاسكا، أو كاميرا في كندا، أو مستشعر خارجي في كولورادو، فإن اتباع أفضل الممارسات في الطقس البارد يضمن لك الحفاظ على موثوقية بطاريات الليثيوم الخاصة بك - حتى عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون الصفر بكثير.
هل أنت مستعد للعثور على الحل المثالي للبطاريات ذات درجة الحرارة المنخفضة لمنتجاتك؟ اتصل بفريقنا على لاندازل اليوم لمناقشة احتياجاتك من البطاريات المخصصة واكتشاف كيف يمكن لحلولنا عالية الأداء أن تشغل أجهزتك في أي بيئة.
اتصل بنا اليوم للحصول على استشارة مجانية واستكشاف كيف يمكن لحلول البطاريات المخصصة التي نقدمها أن تجعل أجهزتك تنبض بالحياة.
البريد الإلكتروني: info@landazzle.com
واتساب: +8618938252128
مقالات ذات صلة:
البطارية ذات درجة الحرارة المنخفضة: كيف تعمل وكيف تختار البطارية المناسبة
بطارية ذات درجة حرارة منخفضة لكاميرا الحركة
