فهم الاختلافات بين البطاريات: 18650 مقابل خلايا الحقيبة 18650

18650 مقابل خلايا الحقيبة

في عالمنا الذي يتزايد فيه التنقل والتكنولوجيا، تعمل بطاريات الليثيوم أيون على تشغيل مجموعة كبيرة من الأجهزة، بدءاً من الهواتف الذكية في جيوبنا إلى السيارات الكهربائية على طرقاتنا. وعلى الرغم من أن الكيمياء الأساسية قد تكون متشابهة، إلا أن هذه البطاريات تأتي بأشكال وأحجام مختلفة، ولكل منها مجموعة من الخصائص الخاصة بها. اثنان من أكثر الأشكال شيوعاً التي ستصادفها هي البطاريات الأسطوانية بطارية 18650 والمسطح خلية الحقيبة. ولكن ما هي الاختلافات بينهما بالضبط، ولماذا يستخدم هاتفك أحدهما بينما قد يستخدم حاسوبك المحمول الآخر؟

سوف تتعمق هذه المقالة في الفروق الرئيسية بين خلايا 18650 وخلايا الحقيبة، مع تحليل عوامل الشكل وكثافة الطاقة وميزات السلامة والتكاليف والتطبيقات النموذجية. في النهاية، سيكون لديك فهم واضح لهذه الأنواع من البطاريات وسبب اختيارها للأجهزة المختلفة.

ما هي بطاريات 18650؟

قد يبدو مصطلح "18650" وكأنه رمز تقني، وهو كذلك بطريقة ما. تشير الأرقام إلى الأبعاد التقريبية للبطارية: قطرها 18 مم وطولها 65 مم. يشير الرقم "0" تقليدياً إلى الشكل الأسطواني. وهي عبارة عن بطاريات ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن مغلفة في أسطوانة معدنية قوية، لا توفر السلامة الهيكلية فحسب، بل تضم أيضاً آليات السلامة الداخلية.

عادةً ما يكون للبطارية 18650 جهد اسمي يبلغ حوالي 3.6 فولت أو 3.7 فولت، ويمكن أن تتراوح سعتها من حوالي 2000 مللي أمبير إلى 3500 مللي أمبير. ستجد بطاريات 18650 عادةً في تطبيقات مثل حزم بطاريات الكمبيوتر المحمول (على الرغم من أن خلايا الحقيبة شائعة بشكل متزايد هنا أيضاً)، وبنوك الطاقة، وبعض حزم بطاريات السيارات الكهربائية (خاصة في الطرازات القديمة أو تصميمات محددة)، والمصابيح اليدوية عالية الطاقة. حجمها القياسي يجعل من السهل نسبياً التعامل معها بشكل فردي ودمجها في أنظمة البطاريات المعيارية.

ما هي خلايا الحقيبة؟

على عكس الشكل الأسطواني الصلب لخلايا 18650، تستخدم خلايا الحقيبة غلافاً مرناً ومغلقاً من البوليمر. يسمح هذا التصميم بتنوع أكبر من حيث الشكل والحجم، مما يتيح للمصنعين تحسين استخدام المساحة داخل أجهزتهم. ومثلها مثل 18650، فإن خلايا الحقيبة هي أيضاً بطاريات ليثيوم أيون ذات خصائص جهد اسمي مماثلة (حوالي 3.7 فولت).

وغالباً ما ينصب التركيز في خلايا الحقيبة على تحقيق عوامل شكل محددة للأجهزة وتعظيم كثافة الطاقة من حيث الوزن. وستجدها مستخدمة على نطاق واسع في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والعديد من السيارات الكهربائية الحديثة (مثل تلك التي تنتجها شركة Tesla، التي تستخدم خلايا أكبر حجماً تشبه الحقيبة في حزم البطاريات الهيكلية)، والطائرات بدون طيار، حيث يكون التصميم الأنيق والتخزين الخفيف الوزن والعالي الطاقة أمراً بالغ الأهمية.

الاختلافات الرئيسية: 18650 مقابل خلايا الحقيبة 18650

على الرغم من أن كلتا البطاريتين من بطاريات الليثيوم أيون، إلا أن بطارية 18650 وخلية الحقيبة تختلفان اختلافاً كبيراً في عدة جوانب رئيسية:

4.1. عامل الشكل والمرونة

يكمن الاختلاف الأكثر وضوحًا في شكلها المادي. 18650 بطارية لها شكل أسطواني ثابت، وهو ما يحد من تكامل التصميم رغم قوته. يسهل التعامل معها كوحدات فردية. ومن ناحية أخرى خلايا الحقيبة مرنة ويمكن تصنيعها بأشكال وأحجام مختلفة، مما يسمح باستخدام أكثر كفاءة للمساحة داخل الأجهزة ويتيح منتجات أرق وأكثر تميزًا. يمكن أيضًا تكديس خلايا الحقيبة أو وضعها في طبقات لتلائم متطلبات تصميم محددة.

4.2. كثافة الطاقة

عندما يتعلق الأمر بكمية الطاقة التي يمكن أن تخزنها هذه البطاريات بالنسبة إلى وزنها (كثافة الطاقة الجاذبية), خلايا الحقيبة تتمتع بميزة بشكل عام. عادةً، يمكن لخلايا الحقيبة أن تحقق كثافة طاقة جاذبية تتراوح بين 250-300 واط/كجم تقريباً، في حين أن خلايا 18650 غالباً ما تكون في نطاق 200-250 واط/كجم. وهذا ما يجعل خلايا الحقيبة جذابة بشكل خاص للتطبيقات الحساسة للوزن مثل الهواتف الذكية والسيارات الكهربائية التي تهدف إلى تحقيق نطاقات قيادة أطول. يمكن أن تكون كثافة الطاقة الحجمية (الطاقة لنفس الحجم) قابلة للمقارنة، ولكن غالباً ما يكون لخلايا الحقيبة ميزة طفيفة هنا أيضاً بسبب كفاءة الطبقات.

4.3. السلامة

تعتبر السلامة من الاعتبارات المهمة لأي بطارية. 18650 بطارية تستفيد من غلافها المعدني، الذي يوفر السلامة الهيكلية وغالبًا ما يتضمن آليات تنفيس مصممة لتحرير الضغط في حالة حدوث هارب حراري، مما قد يمنع حدوث أعطال أكثر كارثية. ومع ذلك، في حالة حدوث عطل، يمكن أن يكون أكثر قوة. خلايا الحقيبةمع غلافها الأكثر ليونة، فهي أكثر عرضة للانتفاخ في حالة الشحن الزائد أو التلف. على الرغم من أنها تعتبر آمنة بشكل عام مع نظام إدارة البطارية (BMS) الذي يعمل بشكل صحيح، إلا أن الهروب الحراري يمكن أن يؤدي إلى نشوب حريق أو انفجار. وغالباً ما تعتمد خلايا الحقيبة بشكل أكبر على نظام إدارة البطارية (BMS) من أجل السلامة.

4.4. التكلفة

نظرًا لتاريخها الطويل من الإنتاج الضخم والتوحيد القياسي, 18650 بطارية غالبًا ما تكون التكلفة لكل وحدة طاقة (Wh) أقل مقارنةً بخلايا الحقيبة. ويمكن أن يكون تصنيع خلايا الحقيبة أكثر تعقيداً ومصممة خصيصاً لتطبيقات محددة، مما قد يسهم في ارتفاع تكلفة وحدة الطاقة لكل ساعة، على الرغم من أن هذه الفجوة تضيق مع زيادة إنتاج خلايا الحقيبة.

4.5. العمر الافتراضي والمتانة

يعتمد عمر الدورة (عدد دورات الشحن والتفريغ التي يمكن أن تتحملها البطارية قبل حدوث تدهور كبير) على كيمياء البطارية وأنماط الاستخدام أكثر من عامل الشكل نفسه. يمكن أن توفر كل من خلايا 18650 وخلايا الحقيبة 18650 عمر دورة مماثل إذا كانت تستخدم مواد كيميائية متشابهة وتتم صيانتها بشكل جيد. فيما يتعلق بالمتانة المادية ضد الصدمات الطفيفة، فإن الغلاف المعدني الصلب للبطارية 18650s يمكن أن تقدم ميزة بسيطة على الغلاف الأكثر ليونة من خلايا الحقيبة.

المزايا والعيوب

للتلخيص، إليك نظرة على إيجابيات وسلبيات كل نوع:

5.1. مزايا بطاريات 18650

• التوحيد القياسي والتوافر على نطاق أوسع: متوفرة بسهولة من العديد من الشركات المصنعة.
• تكلفة أقل بشكل عام لكل واط/ساعة: غالبًا ما تكون أكثر اقتصادًا لكل وحدة طاقة.
• عامل الشكل الأسطواني القوي: يوفر حماية جسدية جيدة.
• ميزات سلامة راسخة (تنفيس): يمكن أن يساعد في تخفيف الهروب الحراري.

5.2. مساوئ بطاريات 18650

• كثافة الطاقة الجاذبية المنخفضة: يخزن طاقة أقل للوزن نفسه مقارنةً بخلايا الجيب.
• مرونة أقل في تصميم الجهاز: يحد الشكل الثابت من الاندماج في الأجهزة الأنيقة أو ذات الشكل الفريد.

5.3. مزايا خلايا الحقيبة

• كثافة طاقة جاذبية أعلى: يخزن طاقة أكبر للوزن نفسه.
• مرونة في الشكل والحجم: يسمح بالاستخدام الأمثل للمساحة والتصميم الأمثل.
• أخف وزناً: غلاف صفائح البوليمر أخف وزناً من المعدن.

5.4. عيوب خلايا الحقيبة

• تكلفة أعلى بشكل عام لكل واط/ساعة: يمكن أن تكون أكثر تكلفة لكل وحدة طاقة.
• أكثر عرضة للتلف (ثقوب، تورم): حماية جسدية أقل.
• يتطلب أنظمة إدارة بطاريات أكثر تطوراً (BMS): حاسم للتشغيل الآمن.

أيهما يجب أن تختار؟

إن نوع البطارية "الأفضل" ليس عالميًا؛ فهو يعتمد كليًا على التطبيق. اختر 18650 إذا كانت التكلفة هي الشاغل الأساسي، فإن عامل الشكل القوي والموحد مناسب، وسهولة الاستبدال مطلوبة. اختر خلية الحقيبة عندما تكون كثافة الطاقة العالية والتصميم المرن الخفيف الوزن أمرًا بالغ الأهمية، كما هو الحال في الهواتف الذكية والسيارات الكهربائية الحديثة.

الخاتمة

تُعد كل من خلايا 18650 وخلايا الحقيبة 18650 عنصرين حيويين في مجال تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون. توفر البطارية الأسطوانية 18650 مزيجًا من المتانة والقدرة على تحمل التكاليف، بينما توفر خلية الحقيبة كثافة طاقة فائقة ومرونة في التصميم. الاختيار بينهما هو مفاضلة تعتمد على الاحتياجات والأولويات المحددة للجهاز الذي يتم تشغيله.

الأسئلة الشائعة

• س: هل خلايا الحقيبة أكثر أماناً من بطاريات 18650؟
  ج: ليس أي منهما أكثر أماناً بطبيعته. تعتمد السلامة على التصميم ونظام إدارة المباني. تحتوي 18650s على فتحات تهوية؛ بينما تعتمد خلايا الحقيبة بشكل كبير على نظام إدارة المباني.
• سؤال: ما نوع البطارية التي تدوم لفترة أطول؟
  جواب: يعتمد العمر الافتراضي على الكيمياء والاستخدام، وليس فقط على عامل الشكل. يمكن أن يكون لكل منهما دورة حياة متشابهة.
• س: هل خلايا الحقيبة أكثر قوة؟
  ج: يمكن أن يكون توصيل الطاقة متشابهًا. غالبًا ما تتفوق خلايا الحقيبة في كثافة الطاقة (سعة التخزين لكل وزن).
• س: لماذا تستخدم الهواتف الذكية خلايا الحقيبة؟
  ج: لمرونة شكلها لتناسب التصميمات الرفيعة وكثافة الطاقة الأعلى من حيث الوزن.
• س: هل يمكنني استبدال 18650 بخلية الحقيبة؟
  جواب: بشكل عام، لا، نظرًا لاختلاف عوامل الشكل والتوصيلات ومتطلبات نظام إدارة المباني.
• سؤال: ما نوع البطارية الأخف وزناً؟
  ج: بالنسبة للطاقة نفسها، عادةً ما تكون خلية الحقيبة أخف وزنًا.