تُعدّ البطاريات عالية السعة مطلوبة بشدة اليوم في العديد من التطبيقات. وتشمل استخداماتها الطاقة الشمسية، والمركبات الكهربائية، وبطاريات المركبات الترفيهية. وحتى وقت قريب، كانت بطاريات الرصاص الحمضية الخيار الوحيد المتاح في السوق من حيث السعة العالية. إلا أن الإقبال على بطاريات الليثيوم قد تغيّر بشكل ملحوظ في السوق الحالية، وذلك بفضل تطبيقاتها المتعددة.

بطارية الليثيوم أيون وفوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4تتميز هذه البطارية عن غيرها في هذا الجانب. وكثيراً ما يتساءل الناس عن الاختلافات بين نوعي البطاريات لأنهما مصنوعتان من الليثيوم.

لذا، سنتناول هذه البطاريات بالتفصيل في هذا المقال، ونناقش أوجه الاختلاف بينها. من خلال التعرف على أدائها في ظل عوامل مختلفة، ستكتسب فهمًا أعمق لاختيار البطارية الأنسب لك. فلنبدأ إذن:

لماذا تُعد بطاريات LiFePO4 أفضل؟

يلجأ المنتجون في مختلف الصناعات إلى فوسفات الحديد الليثيوم في التطبيقات التي تُعدّ فيها السلامة أمراً بالغ الأهمية. يتميز فوسفات الحديد الليثيوم بمتانته الكيميائية والحرارية الممتازة، حيث يحافظ على برودته حتى في البيئات الحارة.

كما أنها غير قابلة للاشتعال حتى عند سوء استخدامها أثناء الشحن والتفريغ السريع أو عند حدوث مشاكل في الدائرة الكهربائية. وبفضل مقاومة قطب الفوسفات للاحتراق أو الانفجار أثناء الشحن الزائد أو ارتفاع درجة الحرارة، وقدرة البطارية على الحفاظ على درجات حرارة منخفضة، فإن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم لا تعاني عادةً من ظاهرة الهروب الحراري.

مع ذلك، فإن مزايا السلامة في بطاريات الليثيوم أيون أقل من تلك الموجودة في بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم. قد تكون البطارية أكثر موثوقية نظرًا لكثافة طاقتها العالية، وهو ما يُعد عيبًا. فبما أن بطارية الليثيوم أيون عرضة للهروب الحراري، فإنها تسخن بسرعة أكبر أثناء الشحن. ومن مزايا فوسفات الحديد الليثيوم من حيث السلامة إمكانية إزالة البطارية بعد الاستخدام أو العطل.

تُعتبر كيمياء ثاني أكسيد الليثيوم والكوبالت المستخدمة في بطاريات الليثيوم أيون خطرة، لأنها قد تُسبب ردود فعل تحسسية في العينين والجلد. كما أن ابتلاعها قد يُؤدي إلى مضاعفات صحية خطيرة. ونتيجةً لذلك، تتطلب بطاريات الليثيوم أيون إجراءات خاصة للتخلص منها. في المقابل، يُمكن للمصنّعين التخلص من فوسفات حديد الليثيوم بسهولة أكبر لكونه غير سام.

يتراوح عمق تفريغ بطاريات الليثيوم أيون بين 80% و95%. هذا يعني أنه يجب عليك دائمًا ترك ما لا يقل عن 5% إلى 20% من الشحن (تختلف النسبة الدقيقة حسب نوع البطارية). أما عمق تفريغ بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) فهو مرتفع للغاية، حيث يصل إلى 100%. وهذا يدل على إمكانية تفريغ البطارية بالكامل دون خطر تلفها. تُعد بطارية فوسفات الحديد الليثيوم الخيار الأمثل من حيث عمق التفريغ.

ما هي أكبر عيوب بطارية الليثيوم أيون؟

تتأثر تكلفة وموثوقية أنظمة تخزين الطاقة، مثل تلك المستخدمة كمصادر طاقة احتياطية أو للحد من تقلبات الطاقة المولدة من مصادر الطاقة المتجددة، بشكل كبير بعمر البطاريات. ومع ذلك، تعاني بطاريات الليثيوم أيون من عيوب كبيرة، بما في ذلك تأثيرات التقادم ومتطلبات الحماية.

تتميز بطاريات الليثيوم أيون وخلاياها بقوة أقل من بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم. لذا، يجب توخي الحذر عند استخدامها لتجنب الشحن الزائد والتفريغ المفرط. إضافةً إلى ذلك، يجب الحفاظ على التيار ضمن الحدود المسموح بها. ونتيجةً لذلك، من عيوب بطاريات الليثيوم أيون ضرورة إضافة دوائر حماية لضمان بقائها ضمن نطاق التشغيل الآمن.

لحسن الحظ، تُسهّل تقنية الدوائر المتكاملة الرقمية دمج هذه التقنية في البطارية، أو في الجهاز نفسه إذا كانت البطارية غير قابلة للاستبدال. ويمكن استخدام بطاريات الليثيوم أيون دون الحاجة إلى خبرة متخصصة بفضل دمج دوائر إدارة البطارية. فعندما تُشحن البطارية بالكامل، يمكن إبقاؤها قيد الشحن، وسيقوم الشاحن بفصل الطاقة عنها تلقائيًا.

تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على أنظمة إدارة مدمجة تراقب جوانب مختلفة من أدائها. تعمل دائرة الحماية على تقييد أعلى جهد لكل خلية أثناء الشحن، لأن الجهد الزائد قد يُلحق الضرر بالخلايا. ولأن البطاريات عادةً ما تحتوي على وصلة واحدة فقط، فإنها تُشحن عادةً على التوالي، مما يزيد من خطر حصول إحدى الخلايا على جهد أعلى من اللازم، لأن الخلايا المختلفة قد تتطلب مستويات شحن مختلفة.

يراقب نظام إدارة البطارية درجة حرارة الخلايا لتجنب ارتفاعها. معظم البطاريات لها حد أقصى لتيار الشحن والتفريغ يتراوح بين 1 و2 درجة مئوية. مع ذلك، قد ترتفع درجة حرارة بعضها قليلاً عند الشحن السريع.

يُعدّ تدهور بطاريات الليثيوم أيون بمرور الوقت أحد أبرز عيوب استخدامها في الأجهزة الاستهلاكية. ويعتمد هذا التدهور على الوقت، أو التقويم، بالإضافة إلى عدد دورات الشحن والتفريغ التي خضعت لها البطارية. في كثير من الأحيان، لا تتحمل البطاريات سوى 500 إلى 1000 دورة شحن وتفريغ قبل أن تبدأ سعتها بالتناقص. ويتزايد هذا العدد مع تطور تقنية الليثيوم أيون، ولكن إذا كانت البطاريات مُدمجة في الآلات، فقد يلزم استبدالها بعد فترة.

كيف تختار بين بطاريات LiFePO4 وبطاريات الليثيوم أيون؟

فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4تتمتع بطاريات الليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) بالعديد من المزايا مقارنةً ببطاريات الليثيوم أيون، منها كفاءة الشحن والتفريغ المحسّنة، وعمرها الطويل، وعدم حاجتها للصيانة، ومستوى الأمان العالي، وخفة وزنها. ورغم أن بطاريات LiFePO4 ليست من بين البطاريات الأقل سعرًا في السوق، إلا أنها تُعدّ استثمارًا طويل الأجل الأمثل نظرًا لعمرها الطويل وعدم حاجتها للصيانة.

عند تفريغها بنسبة 80%، يمكن إعادة شحن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم حتى 5000 مرة دون التأثير على كفاءتها. ويمكن زيادة العمر التشغيلي لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) بشكل غير مباشر.

إضافةً إلى ذلك، لا تعاني هذه البطاريات من ظاهرة الذاكرة، ويمكن تخزينها لفترات طويلة نظرًا لانخفاض معدل تفريغها الذاتي (3% شهريًا). مع ذلك، تتطلب بطاريات الليثيوم أيون عناية خاصة، وإلا سيقل عمرها الافتراضي.

يمكن استخدام كامل سعة شحن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4). كما أنها مثالية للعديد من التطبيقات نظرًا لسرعة شحنها وتفريغها. وتزداد كفاءتها، ويقل أي تأخير بفضل الشحن السريع. ويتم توصيل الطاقة على شكل دفعات سريعة من خلال تيارات نبضية عالية التفريغ.

حل

استمرت الطاقة الشمسية في السوق بفضل كفاءة بطارياتها العالية. ومن المؤكد أن حلول تخزين الطاقة الأفضل ستؤدي إلى بيئة أكثر صحة وأمانًا وقيمة. ويمكن لأجهزة الطاقة الشمسية أن تستفيد بشكل كبير من استخدام بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم وبطاريات أيونات الليثيوم.

لكن،LiFePO4تُقدم البطاريات مزايا عديدة لكل من المشترين والبائعين. يُعد الاستثمار في محطات الطاقة المحمولة المزودة ببطاريات LiFePO4 خيارًا ممتازًا نظرًا لأدائها الفائق، وعمرها الافتراضي الطويل، وانخفاض تأثيرها البيئي.