كيف تعمل بطارية ليثيوم بقدرة 3200 مللي أمبير؟

نحن نعتمد بشكل كبير على الأجهزة الإلكترونية المحمولة للبقاء على اتصال، والتعلم، والتسلية في بيئة اليوم السريعة. لقد اعتدنا على الاعتماد على هذه الأجهزة لأداء مجموعة متنوعة من الوظائف، من الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة ومحطات الطاقة المحمولة. لكن أحد أكبر التحديات التي نواجهها هو ضمان أن تمتلك أجهزتنا عمر بطارية كافٍ يدوم طوال اليوم. وهنا يأتي دور مفهوم الـ mAh.

يمكنك العثور على SINC تحتوي على منتجات ومعلومات أخرى تحتاجها، لذا يرجى الاطلاع عليها.

يتم تحديد أداء هذين النوعين من البطاريات بقدرة التخزين، المعروفة أيضًا بالسعة، وبتسليم التيار، المعروف كذلك بالتحميل أو الطاقة. يتم تعريف خصائص الطاقة والطاقة بواسطة حجم الجسيمات على الأقطاب. الجسيمات الأكبر تزيد من مساحة السطح لتحقيق أقصى سعة، بينما الجسيمات الدقيقة تقللها لزيادة الطاقة.

تقليل حجم الجسيمات يقلل من وجود الإلكتروليت الذي يملأ الفراغات. حجم الإلكتروليت داخل الخلية يحدد القدرة على التصريف. يؤدي تقليل حجم الجسيمات إلى تقليل الفراغات بين الجسيمات، مما يقلل من محتوى الإلكتروليت. القليل جدًا من الإلكتروليت يقلل من قابلية الأيونات ويؤثر على الأداء. فكر في قلم رصاص يجف ويحتاج إلى استعادة ليرسم الورق.

خلية الطاقة الليثيوم أيون

تم صنع خلية الطاقة الليثيوم أيون لتحقيق أقصى سعة لتوفير أوقات تشغيل طويلة. تتمتع خلية الطاقة Panasonic NCRB (الشكل 1) بسعة عالية لكنها أقل تحملًا عند تفريغها عند 2C. عند قطع التفريغ عند 3.0 فولت/خلية، ينتج التفريغ 2C حوالي 2.3Ah بدلاً من 3.2Ah المحددة. هذه الخلية مثالية للحوسبة المحمولة والمهام الخفيفة المشابهة.

تم تفريغ خلية الطاقة 3200mAh عند 0.2C، 0.5C، 1C و2C. ويشير الدائرة عند خط 3.0 فولت/خلية إلى نهاية نقطة التفريغ عند 2C.

خسائر درجات الحرارة الباردة:

• 25°C (77°F) = 100%
• 0°C (32°F) = ~83%
• –10°C (14°F) = ~66%
• –20°C (4°F) = ~53%

خلية القوة الليثيوم أيون

تتمتع خلية القوة Panasonic URRX (الشكل 2) بسعة معتدلة ولكن بقدرات تحميل ممتازة. يمتلك التفريغ 10A (5C) خسارة سعة ضئيلة عند جهد قطع 3.0 فولت. تعمل هذه الخلية بشكل جيد للتطبيقات التي تتطلب تيار تحميل ثقيل، مثل الأدوات الكهربائية.

تم تفريغ خلية القوة mAh عند 0.2C، 0.5C، 1C و2C و10A. جميعها وصلت إلى خط قطع 3.0 فولت/خلية عند حوالي mAh. تحتوي خلية القوة على سعة معتدلة لكنها توفر تيارًا عاليًا.

خسائر درجات الحرارة الباردة:

• 25°C (77°F) = 100%
• 0°C (32°F) = ~92%
• –10°C (14°F) = ~85%
• –20°C (4°F) = ~80%

تسمح خلية القوة الليثيوم أيون بتفريغ مستمر يصل إلى 10C. هذا يعني أن خلية مصنفة بـ 2000mAh يمكن أن توفر حملًا مستمرًا قدره 20A (30A مع فوسفات الليثيوم). يتم تحقيق الأداء المتفوق جزئيًا عن طريق تقليل المقاومة الداخلية وتحسين مساحة السطح للمواد النشطة في الخلية. تتيح المقاومة المنخفضة تدفق تيار عالي مع الحد الأدنى من ارتفاع درجة الحرارة. عند التشغيل بأقصى تيار تفريغ مسموح به، تسخن خلية القوة الليثيوم أيون إلى حوالي 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت)؛ يتم تحديد درجة الحرارة عند 60 درجة مئوية (140 درجة فهرنهايت).

لتلبية متطلبات التحميل، يمكن لمصمم الحزمة إما استخدام خلية قوة لتلبية متطلبات معدل التفريغ أو الذهاب لخلايا الطاقة وزيادة حجم الحزمة. تحتوي خلية الطاقة على حوالي 50 بالمائة أكثر من سعة خلية القوة، ولكن يجب تقليل التحميل. يمكن القيام بذلك عن طريق زيادة حجم الحزمة، وهي الطريقة التي تستخدمها سيارات تسلا الكهربائية. تحقق البطارية وقت تشغيل استثنائي ولكن تصبح مكلفة وثقيلة.

خلية القوة LiFePO4

يتوفر فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) أيضًا في الشكل الذي يوفر عمر دورة طويل وأداء تحميل متفوق، لكن بسعة محدودة. يقارن الجدول 3 مواصفات الهياكل الشائعة المعتمدة على الليثيوم. مزيد من المعلومات موجودة في BU-205: أنواع بطاريات الليثيوم أيون.

الكيمياء جهد اسمي سعة طاقة عمر الدورة تحميل ملاحظات

خلية الطاقة الليثيوم أيون
3.6V/خلية
3200mAh
11.5Wh
~
1C (تحميل خفيف فقط)
شحن بطيء (توقيع التفريغ

إحدى الصفات الفريدة لبطاريات النيكل والليثيوم هي القدرة على تقديم طاقة عالية مستمرة حتى تستنفد البطارية؛ يجعل الانتعاش الكهروكيميائي السريع ذلك ممكنًا. بطارية الرصاص حمضية أبطأ ويمكن مقارنة ذلك بقلم رصاص يجف يعمل للعلامات القصيرة على الورق ويحتاج بعد ذلك للراحة لاستعادة الحبر. على الرغم من أن الانتعاش سريع نسبيًا عند التفريغ، ويمكن رؤية ذلك عند تشغيل المحرك، إلا أن التفاعل الكيميائي البطيء يصبح واضحًا عند الشحن. وهذا يزداد سوءًا مع تقدم العمر.

يمكن أن يتم تفريغ البطارية عند حمل ثابت، مثل 0.2C كما في مصباح يدوي، ولكن العديد من التطبيقات تتطلب أحمالًا لحظية تصل إلى ضعفين أو ثلاثة أضعاف تصنيف C للبطارية. يعد نظام هاتف GSM (النظام العالمي للاتصالات المتنقلة) مثالاً على ذلك (الشكل 4). يتم تحميل البطارية بقدر يصل إلى 2A بمعدل نبض يصل إلى 577 ميكروثانية (µs). وهذا يضع طلبًا كبيرًا على بطارية صغيرة؛ ومع ذلك، مع تكرار عالي، تبدأ البطارية في التصرف أكثر مثل مكثف كبير وتتغير خصائص البطارية.

من حيث العمر الافتراضي، تفضل البطارية تيار معتدل عند تفريغ ثابت بدلاً من الأحمال اللحظية أو العالية. يظهر الشكل 5 انخفاض سعة بطارية NiMH عند شروط تحميل مختلفة من تفريغ DC لطيف 0.2C، إلى تفريغ تناظري إلى التفريغ النبضي. تتبع معظم البطاريات نمطًا مشابهًا من حيث ظروف التحميل، بما في ذلك الليثيوم أيون.

يستعرض الشكل 6 عدد الدورات الكاملة التي يمكن أن تتحملها خلية الطاقة الليثيوم أيون عند التفريغ بمعدلات C مختلفة. عند تفريغ 2C، تعرض البطارية إجهادًا أعلى بكثير من 1C، مما يحد من عدد الدورات إلى حوالي 450 قبل أن تنخفض السعة إلى نصف المستوى.

اتصل بنا لمناقشة متطلباتك حول بطارية ليثيوم mAh. يمكن لفريق المبيعات ذو الخبرة لدينا مساعدتك في التعرف على الخيارات التي تناسب احتياجاتك بشكل أفضل.

إرشادات بسيطة لتفريغ البطاريات

• تزيد الحرارة من أداء البطارية ولكن تقصر عمرها بمعدل الضعف لكل زيادة قدرها 10 درجات مئوية فوق 25–30 درجة مئوية (18 درجة فهرنهايت فوق 77–86 درجة فهرنهايت). احرص دائمًا على إبقاء البطارية باردة.
• منع التفريغ المفرط. يمكن أن تسبب عكس الخلايا قصر دائرة كهربائية.
• عند الحمل العالي والتفريغات الكاملة المتكررة، قلل من الإجهاد عن طريق استخدام بطارية أكبر.
• إن تفريغ DC معتدل أفضل للبطارية من الأحمال النبضية والثقيلة.
• تظهر البطارية خصائص مثل المكثف عند التفريغ بتردد عالٍ. وهذا يسمح بتيارات ذروية أعلى مما هو ممكن مع الحمل DC.
• لدي بطاريات النيكل والليثيوم تفاعل كيميائي سريع؛ بينما تكون بطاريات الرصاص الحمضية بطيئة وتتطلب بضع ثوانٍ للتعافي بين الأحمال الثقيلة.
• تعاني جميع البطاريات من الإجهاد عندما يتم مدها إلى أقصى حدود التحمل المسموح بها.

المراجع