السلامة هي ميزة تصميم كاملة مع بطاريات الليثيوم ، ولسبب وجيه. كما رأينا جميعًا ، فإن الكيمياء وكثافة الطاقة التي تسمح لبطاريات الليثيوم أيون بالعمل بشكل جيد تجعلها قابلة للاشتعال أيضًا ، لذلك عندما تتعطل البطاريات ، فإنها غالبًا ما تسبب فوضى مذهلة وخطيرة.
لم يتم إنشاء جميع كيماويات الليثيوم على قدم المساواة. في الواقع ، فإن معظم المستهلكين الأمريكيين - بغض النظر عن المتحمسين للإلكترونيات - على دراية فقط بمجموعة محدودة من حلول الليثيوم. يتم تصنيع أكثر الإصدارات شيوعًا من تركيبات أكسيد الكوبالت وأكسيد المنغنيز وأكسيد النيكل.
أولاً ، دعنا نعود بالزمن إلى الوراء. تعد بطاريات الليثيوم أيون ابتكارًا أحدث بكثير وهي موجودة منذ 25 عامًا فقط. خلال هذا الوقت ، زادت شعبية تقنيات الليثيوم لأنها أثبتت قيمتها في تشغيل الأجهزة الإلكترونية الصغيرة - مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة. ولكن كما قد تتذكر من العديد من القصص الإخبارية على مدار السنوات الأخيرة ، اكتسبت بطاريات الليثيوم أيون سمعة في اشتعال النيران. حتى السنوات الأخيرة ، كان هذا أحد الأسباب الرئيسية لعدم استخدام الليثيوم بشكل شائع لإنشاء بنوك بطاريات كبيرة.
ولكن بعد ذلك جاء فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4). كان هذا النوع الأحدث من محلول الليثيوم غير قابل للاحتراق بطبيعته ، مع السماح لكثافة طاقة أقل قليلاً. لم تكن بطاريات LiFePO4 أكثر أمانًا فحسب ، بل كانت تتمتع أيضًا بالعديد من المزايا مقارنة بكيميائيات الليثيوم الأخرى ، خاصة لتطبيقات الطاقة العالية ، مثل الطاقة المتجددة.
قبل أن نغوص في ميزات الأمان لفوسفات حديد الليثيوم ، دعنا نحدث أنفسنا عن كيفية حدوث أعطال في بطارية الليثيوم في المقام الأول.
تنفجر بطاريات الليثيوم أيون عندما يتم إطلاق الشحن الكامل للبطارية على الفور ، أو عندما تختلط المواد الكيميائية السائلة مع الملوثات الأجنبية وتشتعل. يحدث هذا عادةً بثلاث طرق: الضرر المادي أو الشحن الزائد أو انهيار الإلكتروليت.
على سبيل المثال ، في حالة تلف الفاصل الداخلي أو دائرة الشحن أو تعطلها ، فلا توجد حواجز أمان لمنع الإلكتروليتات من الاندماج والتسبب في تفاعل كيميائي متفجر ، والذي يؤدي بعد ذلك إلى تمزق عبوة البطارية ، ويجمع الملاط الكيميائي مع الأكسجين وعلى الفور يشعل جميع المكونات.
هناك عدة طرق أخرى يمكن أن تنفجر بها بطاريات الليثيوم أو تشتعل فيها ، لكن سيناريوهات الهروب الحراري مثل هذه هي الأكثر شيوعًا. ومع ذلك ، فإن مصطلحًا شائعًا هو مصطلح نسبي ، لأن بطاريات الليثيوم أيون تشغل معظم المنتجات القابلة لإعادة الشحن في السوق ، ومن النادر جدًا حدوث عمليات سحب واسعة النطاق أو حدوث مخاوف تتعلق بالسلامة.
على الرغم من أن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) ليست جديدة تمامًا ، إلا أنها تكتسب الآن قوة دفع في الأسواق التجارية العالمية. فيما يلي تحليل سريع لما يجعل بطاريات LiFePO4 أكثر أمانًا من حلول بطاريات الليثيوم الأخرى.
تشتهر بطاريات LiFePO4 بملف تعريف الأمان القوي الخاص بها ، نتيجة الكيمياء المستقرة للغاية. توفر البطاريات القائمة على الفوسفات بنية كيميائية وميكانيكية فائقة لا ترتفع درجة حرارتها إلى مستويات غير آمنة. وبالتالي ، توفير زيادة في الأمان على بطاريات الليثيوم أيون المصنوعة من مواد كاثود أخرى.
هذا لأن حالات LiFePO4 المشحونة وغير المشحونة متشابهة جسديًا وقوية للغاية ، مما يسمح للأيونات بالبقاء ثابتة أثناء تدفق الأكسجين الذي يحدث جنبًا إلى جنب مع دورات الشحن أو الأعطال المحتملة. بشكل عام ، تكون رابطة أكسيد فوسفات الحديد أقوى من رابطة أكسيد الكوبالت ، لذلك عند زيادة شحن البطارية أو تعرضها للتلف المادي ، تظل رابطة أكسيد الفوسفات مستقرة هيكليًا ؛ بينما في كيمياء الليثيوم الأخرى ، تبدأ الروابط في الانهيار وإطلاق حرارة زائدة ، مما يؤدي في النهاية إلى الهروب الحراري.
خلايا فوسفات الليثيوم غير قابلة للاحتراق ، وهي ميزة مهمة في حالة سوء المناولة أثناء الشحن أو التفريغ. يمكنهم أيضًا تحمل الظروف القاسية ، سواء كانت البرد القارس أو الحرارة الحارقة أو التضاريس الوعرة.
عندما تتعرض لأحداث خطرة ، مثل الاصطدام أو ماس كهربائى ، فإنها لن تنفجر أو تشتعل فيها النيران ، مما يقلل بشكل كبير أي فرصة للضرر. إذا كنت تختار بطارية ليثيوم وتتوقع استخدامها في بيئات خطرة أو غير مستقرة ، فمن المحتمل أن يكون LiFePO4 هو خيارك الأفضل.
تأتي معظم بطاريات LiFePO4 أيضًا مع نظام إدارة البطارية (BMS) الذي يحتوي على العديد من ميزات الأمان الإضافية بما في ذلك ؛ الحماية من التيار الزائد والجهد الزائد والجهد المنخفض ودرجة الحرارة الزائدة والخلايا تأتي في غلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ مقاوم للانفجار.
تجدر الإشارة أيضًا إلى أن بطاريات LiFePO4 غير سامة وغير ملوثة ولا تحتوي على معادن أرضية نادرة ، مما يجعلها خيارًا صديقًا للبيئة. تحمل بطاريات الليثيوم الرصاص الحمضية وأكسيد النيكل مخاطر بيئية كبيرة (خاصة حمض الرصاص ، حيث تؤدي المواد الكيميائية الداخلية إلى تدهور البنية على الفريق وتسبب التسرب في النهاية). بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم الأخرى ، توفر بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم مزايا كبيرة ، بما في ذلك تحسين كفاءة التفريغ والشحن ، وعمر أطول ، والقدرة على الدوران العميق مع الحفاظ على الأداء. غالبًا ما تأتي بطاريات LiFePO4 بسعر أعلى ، ولكن تكلفة أفضل بكثير على مدى عمر المنتج ، والحد الأدنى من الصيانة والاستبدال غير المتكرر يجعلها استثمارًا مفيدًا وحلًا أكثر أمانًا على المدى الطويل.
أسئلة؟ رجاء اتصل بنا!
100٪ دفع آمن
