لماذا يكون أداء بطارية الليثيوم ضعيفًا في الشتاء؟ {{0}تحليل متعمق لتأثير الطقس البارد على أداء بطارية الليثيوم.

عندما يصل فصل الشتاء، يجد العديد من الأشخاص أن بطاريات هواتفهم تستنزف بسرعة مضاعفة كالمعتاد، وينخفض ​​نطاق سياراتهم الكهربائية بشكل كبير عند تشغيل المدفأة، وتصبح أجهزة تخزين الطاقة الخارجية أقل كفاءة. وهذا ليس لأن أجهزتك معطلة؛ بل هناك مبدأ كهروكيميائي واضح يحكم كل هذا.

ومن المثير للاهتمام أن أول رد فعل للعديد من المستخدمين هو "البطارية قديمة"-ولكن هذا ليس صحيحًا بالضرورة. إن الغالبية العظمى من فقدان القدرة في درجات الحرارة المنخفضة يكون مؤقتا وقابلا للإصلاح. بمجرد أن تفهم المبدأ، فإن الحل ليس معقدًا في الواقع.

ستقوم هذه المقالة بتحليل الآليات الأساسية التي يؤثر بها الطقس البارد على أداء بطاريات الليثيوم بشكل منهجي، وتوفير بيانات كمية ومقارنات أفقية للأنظمة الكيميائية المختلفة، وتقديم اقتراحات عملية للمستخدمين والمصممين.

1. تأثير الطقس البارد على بطاريات الليثيوم: ماذا حدث؟

أولا، قم بوصف الظاهرة، ثم اشرح الأسباب.

في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة-، تتمثل التأثيرات الأكثر شيوعًا لبطاريات الليثيوم-أيون في: تقليل السعة القابلة للاستخدام، وزيادة المقاومة الداخلية بشكل ملحوظ، وانخفاض كفاءة الشحن والتفريغ . على وجه التحديد، من وجهة نظر المستخدم، يتجلى ذلك على النحو التالي: انخفاض النسبة المئوية للبطارية بسرعة (من 50% إلى 20%)، وإيقاف تشغيل الأجهزة فجأة ولكنها تظهر طاقة عند توصيلها، وعدم كفاية الجهد الكهربي أثناء استخدام الطاقة العالية-.

بالمقارنة مع بطاريات الرصاص-الحمضية، تتمتع بطاريات الليثيوم-أيون بميزة نسبية في درجات الحرارة المنخفضة-تتعرض بطاريات الرصاص-الحمضية لتدهور شديد في الأداء في البرد القارس، وغالبًا ما يصاحب ذلك فقدان دائم في العمر الافتراضي. ومع ذلك، فإن عبارة "الأفضل نسبيًا" لا تعني "عدم وجود مشاكل"، ولا يمكن تجاهل التحديات التي تواجهها بطاريات الليثيوم نفسها عند درجات الحرارة المنخفضة.

ويمكن تلخيص التغييرات الأساسية في ثلاث نقاط:

أثناء التفريغ، تنخفض الطاقة الفعلية القابلة للاستخدام.

أثناء الشحن تقل كفاءة البطارية في قبول الطاقة الكهربائية.

عند استخدام تيار عالٍ، ينخفض ​​الجهد بسرعة أكبر، مما يسهل على الجهاز تشغيل إيقاف الحماية.

والخبر السار هو أن معظم هذه التغييرات يمكن عكسها. بمجرد ارتفاع درجة الحرارة، تستعيد السعة عادةً بشكل ملحوظ- بشرط عدم فرض-شحنها في درجات حرارة منخفضة .

2. لماذا تنخفض سعة بطارية الليثيوم في الشتاء؟ التفسير العلمي.

تتخلل تأثيرات درجة الحرارة المنخفضة سلسلة التفاعل الكهروكيميائي الكاملة لبطاريات أيون الليثيوم-. دعونا نقسمها طبقة بعد طبقة:

① أيونات الليثيوم "لم تعد قادرة على التحرك" - تزداد لزوجة الإلكتروليت

داخل بطارية الليثيوم، تحتاج أيونات الليثيوم إلى التحرك ذهابًا وإيابًا في المنحل بالكهرباء السائل لنقل الطاقة من القطب الموجب إلى القطب السالب (الشحن) أو العكس (التفريغ). في درجات الحرارة المنخفضة، يصبح المنحل بالكهرباء أكثر سمكًا، مما يقلل بشكل كبير من معدل انتشار أيونات الليثيوم. يمكنك أن تفكر في الأمر مثل السباحة في الشراب بدلاً من الماء، فالفعالية أقل بكثير بطبيعة الحال.

كلما كانت الأيونات أبطأ في الوصول إلى سطح القطب، كلما كان التفاعل الكهروكيميائي بأكمله "عالقًا".

② مادة القطب "لا تريد أن تتحرك"-تتدهور حركية التفاعل.

في درجات الحرارة المنخفضة، تتباطأ حركية إدخال واستخلاص أيون الليثيوم- في مواد الكاثود (مثل الليثيوم الثلاثي NMC أو فوسفات حديد الليثيوم LFP) ومواد الأنود (الجرافيت عادةً) بشكل ملحوظ. ببساطة، تكون مواد الأقطاب الكهربائية "بطيئة" عند درجات الحرارة المنخفضة، مما يقلل من عدد أيونات الليثيوم التي يمكنها المشاركة في التفاعلات الكيميائية الفعالة، وبالتالي إطلاق طاقة أقل.

③ المقاومة الداخلية "ترتفع" - مقاومة ثلاثية متراكبة

تزيد درجات الحرارة المنخفضة في الوقت نفسه من ثلاثة أنواع من المقاومة:

تنخفض الموصلية بالكهرباء (تتدهور الموصلية).

زيادة مقاومة نقل الشحنة البينية (مما يزيد من صعوبة "تسلق" أيونات الليثيوم على سطح القطب الكهربائي)

تزداد مقاومة طبقة SEI (طبقة واجهة الإلكتروليت الصلبة) (تقل قدرة التوصيل الأيوني للطبقة الواقية للقطب السالب عند درجات الحرارة المنخفضة).

ويؤدي التأثير المشترك لهذه المقاومات الثلاث إلى زيادة كبيرة في المقاومة الداخلية للبطارية. تؤدي المقاومة الداخلية الأعلى إلى انخفاض الجهد الفعال أثناء التفريغ، مما يؤدي إلى تبديد فقدان الطاقة كحرارة، مما يقلل بشكل أكبر من الطاقة الفعلية القابلة للاستخدام.

④ الموقف الأكثر خطورة هو ترسب الليثيوم الناتج عن انخفاض درجة حرارة الشحن-.

وهذا هو الجانب الأكثر إثارة للقلق. أثناء الشحن في درجة حرارة منخفضة-، لا يمكن إدخال أيونات الليثيوم في أنود الجرافيت في الوقت المناسب، وسوف تترسب على سطح الأنود في شكل ليثيوم معدني، مما يشكل طبقة من الليثيوم، والتي يمكن أن تتطور إلى تشعبات الليثيوم في الحالات الشديدة.

مخاطر التشعبات الليثيوم هي: فقدان القدرة لا رجعة فيه؛ زيادة أخرى في المقاومة الداخلية. في الحالات الأكثر شدة، يمكن أن تخترق التشعبات الفاصل، مما يتسبب في حدوث دوائر قصيرة أو حتى الهروب الحراري.

ولذلك، فإن الشحن أقل من 0 درجة ممنوع تماما، دون استثناء.

3. ما هي السعة التي تفقدها بطاريات الليثيوم في الشتاء؟

يعتمد حجم فقدان السعة على درجة الحرارة وتيار التفريغ وكيمياء البطارية وحالة تقادم البطارية. تعتمد البيانات التالية على تقارير اختبار NREL ودراسة المدى الشتوي التي أجرتها AAA للسيارات الكهربائية:

بالنسبة للسيارات الكهربائية، يظهر تقرير الاختبار الشتوي لعام 2023 الصادر عن AAA أنه في بيئة تبلغ -7 درجة، ينخفض ​​متوسط ​​نطاق القيادة (بدون تدفئة) بحوالي 12%، بينما مع تشغيل التدفئة، يرتفع الانخفاض إلى حوالي 41%. يشير هذا إلى أنه على الرغم من أن فقدان سعة البطارية يرجع جزئيًا إلى البطارية نفسها، إلا أن الأحمال الإضافية مثل التدفئة وإزالة الجليد وتدفئة المقصورة هي الأسباب الرئيسية للانخفاض الكبير في نطاق القيادة في الشتاء.

تذكيران مهمان:

غالبًا ما يتم تضخيم نسبة البطارية التي يعرضها الجهاز عند درجات حرارة منخفضة، وتكون الطاقة الفعلية القابلة للاستخدام أقل من القيمة المعروضة. وذلك لأن نظام إدارة البطارية (BMS) لا يمكنه أن يعكس بدقة حالة درجة الحرارة المنخفضة- بعد معايرتها في درجة حرارة الغرفة.

يمكن عادةً استرداد فقدان السعة الناتج عن انخفاض درجة الحرارة-بعد ارتفاع درجة الحرارة؛ ومع ذلك، فإن الضرر الناتج عن ترسب الليثيوم بسبب انخفاض درجة حرارة الشحن-يكون دائمًا .

4. ما هو نوع بطارية الليثيوم الذي يعمل بشكل أفضل في الطقس البارد؟

هذه القضية هي في الواقع مثيرة للجدل إلى حد كبير داخل الصناعة، ولا يوجد سؤال بسيط حول "أيهما أفضل بالتأكيد". هناك عدد كبير جدًا من المتغيرات التي تؤثر على أداء درجات الحرارة المنخفضة-، والأسماء الكيميائية ليست سوى جانب واحد.

NMC الليثيوم الثلاثي مقابل LFP فوسفات الحديد الليثيوم

وجهة النظر الشائعة في الصناعة فيما يتعلق بالمقارنة بين الاثنين في درجات الحرارة المنخفضة هي:

NMC (الليثيوم الثلاثي): في درجات حرارة منخفضة معتدلة (حوالي -10 درجة)، يتمتع بكثافة طاقة جيدة نسبيًا وقدرة على الاحتفاظ، وهو أحد الأسباب التي دفعت معظم الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية والمركبات الكهربائية المبكرة إلى اختيار NMC.

LFP (فوسفات حديد الليثيوم): يتمتع بدورة حياة أفضل وأمان في درجة حرارة الغرفة، ولكن اضمحلال قدرة التركيبات القياسية قد يكون أكثر أهمية عند درجات حرارة منخفضة للغاية (أقل من - 20 درجة). ومع ذلك، في السنوات الأخيرة، قامت الشركات المصنعة مثل BYD وCATL بالكثير من تحسينات الصياغة لأداء درجات الحرارة المنخفضة لـ LFP، وبدأت الفجوة في التضييق.

ومن الجدير بالذكر أنه، ضمن نفس النظام الكيميائي، يمكن أن تكون الاختلافات في التركيبات بين مختلف الشركات المصنعة أكبر بكثير من الاختلافات بين الأنظمة الكيميائية المختلفة. عند الشراء، قم بإعطاء الأولوية للنظر إلى منحنى تفريغ درجة الحرارة المنخفضة-المنشور من قبل الشركة المصنعة (معدل الاحتفاظ بقدرة التفريغ عند -20 درجة) والحد الأدنى لدرجة حرارة الشحن، والذي يعد أكثر قيمة من مجرد النظر إلى "NMC أو LFP".

تركيبة محسنة لدرجات الحرارة المنخفضة-: أداة التمييز الحقيقية

بعض الشركات المصنعة للبطاريات التي تركز على تطبيقات درجات الحرارة المنخفضة-ستعتمد ما يلي:

إلكتروليتات المذيبات العضوية منخفضة اللزوجة- (مثل التركيبات التي تحتوي على مذيبات الأثير).

تعمل الإضافات الخاصة لتشكيل طبقة SEI-على تحسين-خصائص واجهة درجة الحرارة المنخفضة

يؤدي طلاء القطب الكهربائي الرقيق إلى تقصير مسار انتشار أيون الليثيوم-.

تعد هذه التحسينات في الصياغة فعالة بشكل خاص في الظروف شديدة البرودة (أقل من -30 درجة )، ولكنها غالبًا ما تأتي على حساب التضحية ببعض كثافة الطاقة في درجة حرارة الغرفة.

مجموعات البطاريات المزودة بميزة التدفئة-المدمجة: التأثير الأكثر فورية.

بغض النظر عن التركيب الكيميائي، فإن حزم البطاريات ذات التسخين المسبق المدمج وهياكل العزل الحراري الجيدة تؤدي أداءً أفضل بكثير من الخلايا العارية في البيئات شديدة البرودة. وهذا هو العامل الحاسم حاليًا في اختلاف الأداء الشتوي بين السيارات الكهربائية وأجهزة تخزين الطاقة الخارجية، وهو ما سيتم مناقشته بالتفصيل في قسم التصميم لاحقًا.

5. كيفية تحسين أداء بطاريات الليثيوم في الشتاء؟

تم إدراج التوصيات التالية حسب الأهمية لصحة البطارية. الأولان عبارة عن مبادئ أساسية-، والأخيرة مخصصة لتحسين الأداء:

القاعدة الأولى: لا تشحن أبدًا أقل من 0 درجة

وهذا ليس اقتراحا، بل مبدأ. تعد درجة حرارة الشحن المنخفضة-سببًا مباشرًا لترسب الليثيوم، والضرر الناتج لا يمكن إصلاحه. إذا نفدت طاقة جهازك في بيئة خارجية ذات درجة حرارة منخفضة-، فأعده إلى درجة حرارة الغرفة لمدة 30 دقيقة على الأقل قبل توصيله بالشحن.

النقطة الثانية: التسخين قبل الاستخدام، والاحتفاظ بالدفء بعد الاستخدام

الأجهزة التي تدعم التسخين المسبق (معظم السيارات الكهربائية الحديثة لديها هذه الميزة): التسخين المسبق للبطارية في الداخل أو عبر التطبيق قبل الانطلاق يسمح لها بالوصول إلى درجة حرارة أعلى قبل الاستخدام، مما يمكن أن يحسن بشكل كبير قدرة التفريغ وقبول الشحن.

بالنسبة للأجهزة التي لا تحتوي على وظيفة التسخين المسبق (الهواتف المحمولة، والمصابيح الكهربائية، والطائرات بدون طيار، وما إلى ذلك): قم بتسخينها في جيب داخلي أو حقيبة معزولة قبل الاستخدام؛ سيكون التأثير مرئيًا على الفور.

المادة 3: التحكم في تصريف التيار العالي-في البيئات شديدة البرودة

يؤدي تفريغ التيار العالي-(مثل التسارع السريع للسيارات الكهربائية أو إقلاع الطائرات بدون طيار) عند درجات حرارة منخفضة إلى انخفاض حاد في الجهد بسبب المقاومة الداخلية، مما يؤدي ليس فقط إلى انخفاض الكفاءة ولكن أيضًا إلى إمكانية تشغيل حماية من التفريغ الزائد-. القيادة بلطف في الشتاء ستؤدي إلى تحسين أداء البطارية.

المادة 4: التخزين السليم

البطاريات التي لم يتم استخدامها لفترة طويلة (أكثر من أسبوعين):

درجة حرارة التخزين: 10 درجة – 25 درجة، جافة ومحمية من الضوء.

الشحن المتبقي: احتفظ به بين 30% و60% (لتجنب إتلاف الطرف الموجب عن طريق تركه مشحونًا جزئيًا، ولتجنب إتلاف الطرف السالب عن طريق تركه أقل من الشحن).

تحقق من حالة البطارية كل شهر إلى شهرين وقم بتجديدها إلى النطاق المذكور أعلاه.

المادة 5: نصائح لإدارة استهلاك الطاقة في المركبات الكهربائية في فصل الشتاء

المعضلة الأساسية للقيادة في الشتاء هي أن المدفأة تستهلك الكثير من الكهرباء، لكن الجو بارد جدًا بدونها. فيما يلي بعض التنازلات:

إعطاء الأولوية لاستخدام المقاعد المدفأة وعجلة القيادة؛ تتطلب أنظمة التدفئة الموضعية هذه بضع مئات من الواط فقط، وهو أكثر كفاءة بكثير من تسخين مكيفات الهواء.

قم بتسخين الحامل عند توصيله (يتم تسخينه بواسطة مصدر طاقة خارجي، دون استهلاك البطاريات).

عند ركن السيارة، حاول اختيار مواقف السيارات المغطاة أو المغلقة لتقليل فقدان حرارة البطارية.

6. كيف نصمم مجموعات بطاريات الليثيوم لتطبيقات الطقس البارد-.

يعتمد المحتوى التالي على خبرة التصميم العملية لفريقنا في تخزين الطاقة المبردة ومشاريع حزمة بطاريات المركبات الكهربائية الخاصة، وينطبق على السيناريوهات الاحترافية التي تتطلب تشغيلًا مستقرًا عند -20 درجة إلى -40 درجة.

نظام الإدارة الحرارية (TMS): جوهر التصميم المبرد

بالنسبة لحزم البطاريات المصممة لظروف التشغيل شديدة البرودة، فإن الإدارة الحرارية ليست ميزة "اختيارية"، ولكنها "ميزة قياسية". تشمل حلولنا النموذجية ما يلي:

غشاء تسخين ذاتي التنظيم PTC: كثافة طاقة تبلغ حوالي 150–300 واط/م²، وتشمل المزايا خصائص التنظيم الذاتي-للسلامة والموثوقية، والتكلفة المعتدلة؛ مناسبة لمتطلبات التسخين من -20 درجة إلى 0 درجة.

تبريد سائل + نظام تسخين سائل متكامل: تستخدم نفس دائرة السائل للتدفئة في الشتاء والتبريد في الصيف. يتمتع النظام بدرجة عالية من التكامل، ولكن التكلفة والوزن أكبر أيضًا؛ مناسب لمشروعات فئة السيارات- ذات متطلبات الأداء الصارمة عبر نطاق درجات الحرارة بالكامل.

مواد العزل الحراري والتحكم في الجسر البارد: الغلاف الخارجي مصنوع من مواد منخفضة التوصيل للحرارة أو يتم إضافة طبقة عازلة (مثل اللباد الهوائي، مع موصلية حرارية منخفضة تصل إلى 0.015 واط/(م·ك)). في التصميم الهيكلي، يتم تجنب تشغيل الأجزاء المعدنية مباشرة من الداخل والخارج لمنع تأثيرات الجسر البارد التي تسبب درجات حرارة منخفضة موضعية.

استراتيجية BMS للحماية من درجات الحرارة المنخفضة: المنطق الصعب أولاً

يجب أن يقوم نظام إدارة البطارية (BMS) بما يلي في درجات الحرارة المنخفضة:

-يحظر الشحن في درجة حرارة منخفضة : عندما تكون درجة حرارة الخلية أقل من 5 درجات، تُمنع أوامر الشحن تمامًا (يعتمد الحد القابل للتكوين على مواصفات الخلية).

-تيار درجة حرارة منخفض-تفريغ محدود: عندما تكون درجة الحرارة بين -10 درجة و5 درجات، يقتصر الحد الأقصى لتيار التفريغ على 30%-50% من القيمة المقدرة لتجنب التشغيل المتكرر للحماية من انخفاض الجهد بسبب المقاومة الداخلية المفرطة.

-مراقبة درجة الحرارة في الوقت الفعلي: تم تجهيز كل حزمة بأجهزة استشعار متعددة لدرجة الحرارة على الأقل لضمان أخذ عينات موحدة لدرجة الحرارة ومنع إخفاء التبريد الزائد الموضعي بواسطة القيمة المتوسطة.

اختيار الخلايا والتحقق منها

في وقت مبكر من المشروع، طلبنا من موردي الخلايا توفير منحنيات الاحتفاظ بالسعة لتفريغ 0.2 درجة مئوية عند -20 درجة، بالإضافة إلى تقرير اختبار حول إمكانية قبول الشحن عند -10 درجة. عادة ما يكون الموردون الذين يمكنهم تقديم بيانات اختبار درجات الحرارة المنخفضة الكاملة أكثر موثوقية من حيث الصياغة واتساق التصنيع.

بالنسبة للسيناريوهات القصوى التي تقل عن -30 درجة (مثل معدات البحث القطبية والطائرات بدون طيار على ارتفاعات عالية-)، لم يعد نظام أيون الليثيوم- القياسي كافيًا. سنقوم بتقييم مسارات التكنولوجيا الناشئة مثل بطاريات الليثيوم المعدنية أو بطاريات الحالة الصلبة، ولكن هذه الحلول لا تزال في مرحلة اختراق الإنتاج الضخم.

التعاون على مستوى النظام-: البطاريات ليست جزرًا معزولة

يجب تصميم الإدارة الحرارية لحزمة البطارية بالتزامن مع النظام الشامل/نظام السيارة. من الأخطاء الشائعة أن الإدارة الحرارية للبطارية مصممة بشكل جيد، لكن البطارية تتعرض مباشرة للتحميل الكامل بعد تشغيل النظام. يتم "تنظيف" البطارية بتيار كبير قبل أن تسخن بالكامل، مما يجعل الإدارة الحرارية غير فعالة.

تجربتنا هي أن إعداد منطق "منحدر الطاقة لبدء التشغيل على البارد-لأعلى" على مستوى البرنامج الثابت للنظام-والحد تلقائيًا من خرج الطاقة الأولي استنادًا إلى درجة حرارة الخلية بعد التشغيل-وتحرير الطاقة الكاملة تدريجيًا مع ارتفاع درجة الحرارة-هو أمر غير محسوس تقريبًا للمستخدم، ولكن له تأثير كبير جدًا على حماية عمر البطارية.

7. الأسئلة المتداولة (الأسئلة الشائعة)

س1: هل يمكن تفريغ بطاريات الليثيوم واستخدامها تحت درجة الصفر المئوي؟

نعم، ولكن الأداء سوف ينخفض. التفريغ نفسه لا يسبب ترسب الليثيوم، فهو يقلل فقط من القدرة القابلة للاستخدام ويضعف إنتاج الطاقة. ومع ذلك، لا يُسمح بالشحن على الإطلاق -حتى عند درجة حرارة -1، هناك خطر ترسب الليثيوم. مبدأ الحكم بسيط: التفريغ مقبول، ويجب أن ينتظر الشحن حتى تتعافى درجة الحرارة.

سؤال 2: لماذا ينخفض ​​نطاق سيارتي الكهربائية كثيرًا في الشتاء؟

إن انخفاض سعة البطارية ليس سوى جزء من السبب، حيث يساهم عادةً بنسبة 10% إلى 20% في فقدان النطاق. السبب الأكبر هو نظام التدفئة - وفقًا لاختبارات AAA، يمكن أن يؤدي تشغيل المدفأة إلى فقدان إجمالي للنطاق يزيد عن 40%. تشمل العوامل الأخرى زيادة مقاومة التدحرج بسبب انخفاض ضغط الإطارات في درجات الحرارة المنخفضة وانخفاض كفاءة المحرك في درجات الحرارة المنخفضة. يوصى بإعطاء الأولوية لتدفئة المقاعد بدلاً من نظام التدفئة المركزية في السيارة، حيث أن توفير الطاقة كبير.

س3: ما هي درجة الحرارة ومستوى الشحن الأمثل لتخزين بطاريات الليثيوم في الشتاء؟

درجة الحرارة الموصى بها: 10 درجة -25 درجة، في بيئة جافة ومظلمة. الشحن الموصى به: 30%-60%. لا تخزن عند الشحن الكامل (وهذا يضع ضغطًا على الطرف الموجب)، ولا تخزن عند شحن منخفض (وهذا قد يتسبب في تلف التفريغ الزائد). تحقق وأعد الشحن إلى النطاق المذكور أعلاه كل شهر إلى شهرين.

س4: هل الضرر الناتج عن استخدام البطاريات في درجات حرارة منخفضة دائم؟

ذلك يعتمد على الوضع. فقدان السعة بسبب انخفاض بسيط في درجة الحرارة-يكون غالبًا مؤقتًا ويتعافى مع ارتفاع درجة الحرارة. يعد ترسب الليثيوم الناتج عن انخفاض درجة حرارة الشحن- ضررًا دائمًا، ومع تراكم الترسبات، تتدهور البطارية، مما يشكل خطرًا على السلامة. لذلك، تعتمد الإجابة على هذا السؤال على ما إذا كنت قد قمت بشحن البطارية في درجات حرارة منخفضة.

س5: يتوقف هاتفي فجأة عن العمل في درجات الحرارة المنخفضة. هل البطارية معيبة؟

على الأرجح لم ينكسر. في درجات الحرارة المنخفضة، قد ينخفض ​​جهد البطارية إلى حد حماية BMS (نظام إدارة البطارية) الخاص بالهاتف في وقت سابق، على الرغم من أنه قد لا يزال هناك بعض الشحن المتبقي. بمجرد العودة إلى بيئة أكثر دفئًا، سيتم تشغيل الهاتف عادةً تلقائيًا ويعرض مستوى البطارية المتبقي. هذه ظاهرة كهروكيميائية عادية، وليست عطلًا. ومع ذلك، إذا حدث هذا بشكل متكرر حتى في درجة حرارة الغرفة، فيجب أخذ عمر البطارية في الاعتبار.

س6: هل هناك أي بطاريات ليثيوم موصى بها للاستخدام في البيئات الخارجية شديدة البرودة؟

الحد الأدنى لدرجة حرارة التشغيل ومعدل الاحتفاظ بتفريغ درجة الحرارة المنخفضة-في مواصفات المنتج، بدلاً من مجرد النظر إلى العلامة التجارية أو الاسم الكيميائي. في الوقت الحالي، تم تحسين بعض حزم البطاريات المتوفرة في السوق لسيناريوهات درجات الحرارة المنخفضة-وسوف تحدد بيانات معدل الاحتفاظ بالسعة عند -20 درجة أو -30 درجة (مثل الوصول إلى أكثر من 80% من السعة المقدرة) في المواصفات. توفر هذه المنتجات أساسًا أكثر موثوقية للاختيار.

ملخص

يتسبب الطقس البارد في "تدهور" بطاريات الليثيوم، نتيجة للتأثيرات المشتركة لثلاث آليات فيزيائية وكيميائية: زيادة سماكة الإلكتروليت، وتباطؤ حركية القطب الكهربائي، وزيادة المقاومة الداخلية. في معظم الحالات، يكون هذا التدهور مؤقتًا وقابلاً للإصلاح-طالما لم تقم بشحنها في درجات حرارة منخفضة.

بالنسبة للمستخدمين العاديين، فإن أهم أمرين هما: عدم الشحن أقل من 0 درجة وتسخين حزمة البطارية قدر الإمكان قبل الاستخدام. بالنسبة للتطبيقات الاحترافية التي تتطلب تشغيلًا مستقرًا في البيئات شديدة البرودة، فإن جودة تصميم نظام الإدارة الحرارية واستراتيجية الحماية من درجات الحرارة المنخفضة -BMS هي نقطة التحول الحقيقية التي تحدد أداء مجموعة البطارية.

ومع نضوج تكنولوجيا الإلكتروليتات-المُحسَّنة لدرجات الحرارة المنخفضة والتنفيذ التدريجي للبطاريات ذات الحالة الصلبة-، لا يزال هناك مجال كبير لتحسين أداء بطاريات الليثيوم في البيئات شديدة البرودة. ومع ذلك، حتى ذلك الحين، يظل فهم المبادئ واستخدامها بشكل صحيح هو الحل الأكثر اقتصادا وفعالية.