إلى جانب القلق بشأن النطاق ونقص البنية التحتية للشحن ، يعد تدهور البطارية أيضًا أحد العقبات الرئيسية في جعل المركبات الكهربائية مجدية للجماهير. أنواع مختلفة من بطاريات الليثيوم لها دورات حياة مختلفة اعتمادًا على كيميائها ، وعادة ما تكون في مكان ما بين بضع مئات إلى بضعة آلاف. خلال دورة الشحن هذه بسبب التقادم ، تفقد البطاريات أصلها ، مما يعني أن السيارة لن تعطي نطاقًا كبيرًا مقارنة بأدائها الأولي عند شحنة واحدة. يسمى مقياس فقدان سعة البطارية هذا باسم "تدهور البطارية". إذا أردنا الحصول على الأداء الأمثل للبطاريات طوال دورات حياتها ، فنحن بحاجة إلى اتخاذ التدابير المناسبة في تشغيل البطارية وتخزينها. في هذه المقالة دعونا نناقش الأسبابتدهور البطارية في المركبات الكهربائية وكيف يمكن منعه. يمكنك أيضًا قراءة مقالة بطاريات السيارات الكهربائية هذه إذا كنت تريد معرفة المزيد عن بطاريات المركبات الكهربائية وكيفية استخدامها في المركبات الكهربائية.
ما هي أسباب تدهور البطارية؟
من الصعب تحديد سبب معين لتدهور البطارية ، يمكن أن يكون بسبب عوامل متعددة. تعتبر ظروف التشغيل والتخزين مثل الشحن الزائد والتفريغ العميق والشحن بمعدل C مرتفع والتخزين مع SOC الكامل والتشغيل والتخزين في درجة حرارة عالية من الأسباب الرئيسية التي تؤثر على صحة البطارية وتؤدي إلى تدهور البطارية. التفاعلات الكيميائية الداخلية مثل تلف الهيكل البلوري للأنود وتشكيل طبقة SEI والتآكل تسبب أيضًا تدهور البطارية.
تأثير الشحن الزائد والتفريغ العميق لبطاريات EV:
قد يؤدي شحن البطارية إلى أقصى مستوى لها وتفريغها العميق إلى إطالة المدى ولكنه يشدد على البطارية. أثناء الشحن والتفريغ حيث تمتص مادة الأنود مادة الليثيوم وتحررها ، سيختلف حجمها. على مدى الدورة ، تضعف هذه الاختلافات في الحجم الأنود البلوري المنظم. أثناء التفريغ العميق للبطاريات ، سيكون تباين الحجم أكثر مما يتسبب في حدوث تشققات صغيرة على الأنود. يؤدي هذا إلى تعريض الأجزاء الجديدة من جسيمات الأنود للكهارل مما يؤدي إلى تكوين SEI ، وبالتالي يزيد SEI من المقاومة الداخلية للبطارية ويستهلك قدرًا من الليثيوم لتكوينه مما يؤدي إلى فقدان قدرة البطارية بشكل لا رجعة فيه.
سيؤثر الشحن الزائد لبطاريات الليثيوم على القطب السالب للبطارية. يتسبب الشحن الزائد في تكوين التغصنات على الأنود ويسبب أيضًا زيادة مفاجئة في الجهد المرتبط بارتفاع المقاومة الداخلية للبطارية. يؤدي الشحن الزائد أيضًا إلى زيادة درجة الحرارة الداخلية مما قد يتسبب في حدوث هروب حراري ونيران البطارية.
تأثير درجة الحرارة على بطارية السيارة الكهربائية:
بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون ، تتراوح درجة الحرارة المثلى بين 15 درجة مئوية و 35 درجة مئوية. سيؤدي التشغيل خارج هذا النطاق المريح إلى تسريع تدهور البطارية. في درجات الحرارة المنخفضة ، ستنخفض الموصلية الأيونية للإلكتروليت وانتشار أيونات الليثيوم في الأقطاب الكهربائية. يستغرق شحن البطاريات في درجات حرارة منخفضة المزيد من الوقت بسبب تباطؤ عملية إقحام الليثيوم أيون في الأنودات. سيؤدي ذلك إلى ترسب أيونات الليثيوم على سطح القطب الكهربائي ويسبب تدهور البطارية.
التشغيل في درجات حرارة عالية يقصر من عمر بطاريات الليثيوم أيون. تعزز درجة الحرارة المرتفعة تحلل الملح الموصّل (سداسي فلورو الفوسفات الليثيوم) في الإلكتروليتات. ويزيد أيضًا من المركبات غير العضوية في طبقات SEI. هذا يزيد من المعاوقة الداخلية للبطاريات مما يزيد من درجة حرارة البطاريات الداخلية. إذا تركت هذه الحرارة بدون سيطرة ، فلن يؤدي ذلك إلى تدهور البطارية فحسب ، بل يتسبب أيضًا في الهروب الحراري.
سبب آخر لتدهور البطارية هو التآكل. يؤدي وجود أي أثر للماء في تصنيع البطارية إلى التآكل. LiPF6 ، ملح الليثيوم الأكثر استخدامًا في الإلكتروليت ، يتفاعل مع الماء ويشكل حمض الهيدروليك. حمض الهيدروكوريك هذا مادة أكالة للمجمع المعدني مما يؤدي إلى تدهور البطارية.
كيف تطيل عمر بطارية المركبات الكهربائية؟
يؤدي تشغيل البطاريات خارج منطقة التشغيل الآمنة إلى تدهور البطارية. على الرغم من أن البطاريات مجهزة بنظام إدارة البطارية (BMS) ، إلا أنه يتعين علينا العناية المناسبة بالبطاريات من أجل العمر الطويل والأداء الأمثل للسيارة الكهربائية.
تجنب الشحن الكامل والتفريغ العميق: من أجل العمر الطويل والأداء الأمثل لشحن البطارية وتفريغها بين 80٪ إلى 20٪ SOC. في حزمة البطارية ، لن يسمح BMS بشحن حزمة البطارية إلى 100٪ ولن يفرغها إلى 0٪. سيكون هناك دائما 10٪ عازلة.
تجنب الشحن السريع المتكرر: يؤدي الشحن السريع إلى زيادة درجة حرارة البطارية مما يؤدي إلى تدهور البطارية. لإطالة عمر البطارية ، تجنب الشحن السريع عندما لا يكون ضروريًا.
لا تقم بتخزين البطاريات في حالة 100٪ SOC أو في حالة تفريغ عميق: من الأفضل دائمًا تخزين البطاريات في حالة شبه مشحونة. أثناء ترك سيارتك لفترة طويلة اشحنها بنسبة 50٪ أو تفريغها حتى 50٪.
حافظ على البطارية في درجة حرارة مثالية: لا تقم أبدًا بإيقاف السيارة الكهربائية في ضوء الشمس المباشر لفترات أطول عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة. ومن الأفضل دائما لحديقة البطاريات في الظل عندما تكون درجة الحرارة أكثر من 30 0 C