في عالم العجلتين ، أصبحت بطاريات الليثيوم منتشرة بشكل متزايد. يؤثر أدائهم وعمرهم بشكل مباشر على قابلية استخدام السيارة وتكاليف التشغيل. لقد لفتت طرق الشحن ، كعامل حاسم الذي يؤثر على عمر بطارية الليثيوم ، اهتمامًا كبيرًا ، وخاصة الاختلافات بين الشحن السريع والشحن البطيء. إذن ، ما هي طريقة الشحن التي تتم "استنفاد" عمر البطارية بشكل خفي؟ دعنا نتعمق أكثر.

1. المبادئ الأساسية للشحن السريع والبطء

(أ) الشحن السريع: تكلفة السرعة

تهدف تقنية الشحن السريع إلى شحن بطاريات الليثيوم بكمية كبيرة من الطاقة الكهربائية في وقت قصير. إنه يحقق هذا في المقام الأول من خلال نهجين: زيادة جهد الشحن أو تعزيز تيار الشحن. بالنسبة للشواحن السريعة الشائعة ، غالبًا ما يكون جهد الخرج أعلى من جهد الشحن القياسي للبطارية ، أو أنها توفر تيارًا أكبر. أثناء الشحن ، يبدو أن أيونات الليثيوم "متسارعة" ، وتراجع سريعًا عن القطب الإيجابي ، ويمر عبر المنحل بالكهرباء ، وتضمين القطب السلبي. ومع ذلك ، فإن هذا الترحيل الأيوني السريع تمارس ضغوطًا كبيرة على الهيكل الداخلي للبطارية.

(ب) شحن بطيء: ضخ الطاقة لطيف

في تناقض صارخ مع الشحن السريع ، يستخدم الشحن البطيء الجهد المنخفض نسبيًا والتيار لشحن البطارية. العملية برمتها تشبه تيار لطيف ، معتدل ومستمر. تتقدم التفاعلات الكهروكيميائية داخل البطارية بسلاسة أيضًا. تهاجر أيونات الليثيوم من القطب الإيجابي إلى القطب السلبي بطريقة منظمة وتضمين بالتساوي في شعرية مادة القطب السلبي. عملية التفاعل هذه ، التي تقارب الحالة المثالية ، لها تأثير ضئيل على الهيكل الداخلي للبطارية.

الثاني. مدى سرعة شحن بطارية "النضوب"

(أ) مواد القطب "التالفة"

أثناء الشحن السريع ، يخضع التضمين السريع وفصل أيونات الليثيوم ببنية البلورة لمواد الإلكترود إلى إجهاد غير مسبوق. بمرور الوقت ، تكون مواد الإلكترود عرضة للغاية لقضايا مثل الشقوق وفصل الجسيمات. إنه مشابه للرياضي الذي يتعرض للإرهاق بعد ممارسة شديدة ويتعرض تدريجياً للإصابات. في بعض التجارب ، بعد عدد معين من دورات الشحن السريع ، تتدهور السلامة الهيكلية لمواد الكاثود القائمة على الكوبالت في بطاريات الليثيوم بشكل كبير ، مما يؤدي مباشرة إلى انخفاض كبير في سعة البطارية.

(ب) "تأثير الدومينو" الناجم عن توليد الحرارة

أثناء الشحن السريع ، تتسبب التيارات الكبيرة في توليد حرارة كبير داخل البطارية. تعمل درجات الحرارة المفرطة كحافز ، مما يؤدي إلى تسريع التفاعلات الكيميائية داخل البطارية. مشاكل مثل تحلل المنحل بالكهرباء وشيخوخة المواد الإلكترود تتبع. والأهم من ذلك ، في بيئة درجات الحرارة العالية ، تتكثف التفاعلات الجانبية داخل البطارية ، مثل نمو شجيري الليثيوم. التشعبات الليثيوم تشبه "السكاكين" الحادة. بمجرد اختراق فاصل البطارية ، تكون الدوائر القصيرة للبطارية أمرًا لا مفر منه ، وتهدد بشكل خطير عمر البطارية والسلامة. تشير الأبحاث إلى أن الشحن السريع في بيئة درجات الحرارة العالية يمكن أن يقلل من عمر دورة البطارية بنسبة 20 ٪ - 30 ٪.

(ج) تراجع "يشبه الهاوية" في دورة حياة الدورة

فيما يتعلق بعمر دورة البطارية ، يمكن اعتبار الشحن السريع "قاتلًا". في ظل الظروف العادية ، يمكن أن تصل عمر دورة بطاريات الليثيوم في ظل ظروف الشحن البطيئة إلى 1000 - 2000 مرة. ومع ذلك ، مع الشحن السريع على المدى الطويل ، قد تنخفض حياة الدورة إلى حوالي 500 - 1000 مرة. هذا يعني أن الاستخدام المتكرر للشحن السريع سيجبر المستخدمين على استبدال البطارية بشكل متكرر ، مما يزيد من تكاليف الاستخدام بشكل كبير.

ثالثا. لماذا الشحن البطيء هو "الوصي" لعمر البطارية

(أ) "الاستقرار" لمواد الإلكترود

أثناء الشحن البطيء ، تكون عملية أيونات الليثيوم التي تُضطر إلى مواد الإلكترود ونفصلها ناعمة ومنظمة ، مما يسبب أي ضرر تقريبًا للبنية البلورية لمواد الإلكترود. أخذ مواد القطب السلبي الجرافيت كمثال ، يمكن لأيونات الليثيوم أن تتضخم بالتساوي في شعريةها ، مما يتجنب بشكل فعال الأضرار الهيكلية الناتجة عن تركيز الإجهاد. يمكّن ذلك مواد الإلكترود للحفاظ على استقرار جيد ، ووضع أساس متين لتمديد عمر البطارية.

(ب) تقليل توليد الحرارة وقمع التفاعلات الجانبية

نظرًا لتيار الشحن الصغير ، تكون الحرارة المتولدة أثناء الشحن البطيء ضئيلًا ، وتظل درجة الحرارة الداخلية للبطارية منخفضة نسبيًا. تعمل بيئة درجات الحرارة المنخفضة مثل الضغط على "الزر البطيء" على التفاعلات الكيميائية داخل البطارية ، مما يؤدي إلى قمع التفاعلات الجانبية بشكل فعال مثل تحلل المنحل بالكهرباء ونمو التغصن الليثيوم. تُظهر البيانات ذات الصلة أنه في ظل نفس ظروف الاستخدام ، فإن احتمال حدوث ردود فعل جانبية في البطاريات المشحونة ببطء أقل بنسبة 30 ٪ - 40 ٪ من تلك الموجودة في البطاريات السريعة ، مما يقلل بشكل كبير من معدل شيخوخة البطارية والحفاظ على أداء بطارية مستقر.

(ج) "الموسع" لحياة الدورة

بفضل عملية الشحن المستقرة والخسائر الداخلية الدنيا ، يمتد الشحن البطيء بشكل كبير إلى عمر دورة البطارية. كما ذكرنا سابقًا ، في ظل ظروف الشحن البطيئة ، يمكن أن تصل عمر دورة بطاريات الليثيوم عادة إلى 1000 - 2000 مرة ، مما يوفر للمستخدمين ضمانات استخدام أطول وأكثر موثوقية.

رابعا. خاتمة

باختصار ، من بين طرق الشحن لبطاريات الليثيوم ذات العجلتين ، على الرغم من أن الشحن السريع يمكن أن يلبي احتياجات السفر العاجلة للمستخدمين ويوفر تجربة شحن مريحة في وقت قصير ، على المدى الطويل ، يكون تأثيره "النضج" على عمر البطارية واضحًا. سيؤدي الاستخدام المتكرر على المدى الطويل للشحن السريع إلى العديد من المشكلات ، مثل تدهور سعة البطارية ، واختصار عمر الدورة ، وتقليل كفاءة تفريغ الشحن ، وسوء استقرار الجهد. من ناحية أخرى ، فإن الشحن البطيء ، مع طريقة الشحن اللطيفة ، يقلل بشكل فعال من الأضرار التي لحقت بالهيكل الداخلي للبطارية والمواد النشطة ، والحفاظ بشكل أفضل على سعة البطارية وأداءها. يمكن أن يطلق عليه حقًا "الوصي" لعمر البطارية.

لذلك ، للحفاظ على بطاريات الليثيوم ذات العجلتين في حالة مثالية ، يجب على المستخدمين تحديد أولويات الشحن البطيء في الاستخدام اليومي. إذا كانت هناك حاجة ملحة لتجديد الطاقة في حالة الطوارئ ، فإن الاستخدام العرضي للشحن السريع أمر مقبول ، ولكن يجب التحكم في التردد بشكل صارم. وفي الوقت نفسه ، يعد اختيار معدات الشحن العادية أمرًا بالغ الأهمية لتجنب أضرار إضافية للبطارية الناتجة عن استخدام أجهزة الشحن دون المستوى المطلوب. من خلال اختيار أساليب الشحن بشكل معقول واستخدام معدات الشحن بشكل صحيح ، يمكننا الاستفادة الكاملة من مزايا الأداء لبطاريات الليثيوم ، وتوفير دعم طاقة أكثر دائمًا وموثوقة للسفر.