Lithium Battery
باتری (سربی – لیتیوم )
تاریخچه و تحول باتری‌ها
در سال ۱۸۵۰ میلادی، نخستین باتری سیلد اسید با چگالی انرژی حدود ۳۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم در فرانسه تولید شد. چند دهه بعد، در سال ۱۸۹۰، باتری نیکل-کادمیوم با چگالی انرژی حدود ۵۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم به بازار معرفی شد.
با گذر زمان، ورود باتری‌های لیتیومی انقلابی در صنعت ذخیره‌سازی انرژی ایجاد کرد. این باتری‌ها با کاهش وزن ۴۰ تا ۵۰ درصدی و افزایش چگالی انرژی تا حدود ۲۰۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم، به‌سرعت جایگزین نسل‌های قبلی شدند.
مزایای باتری‌های لیتیومی
باتری‌های لیتیومی نسبت به سایر فناوری‌ها، دو مزیت اساسی دارند:
چگالی انرژی و توان بالا
نرخ خودتخلیه (Self-Discharge) بسیار پایین
همچنین این باتری‌ها سازگارتر با محیط زیست هستند و به همین دلیل، به‌سرعت در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفتند.
انواع باتری‌ها
به‌طور کلی، باتری‌ها به دو گروه تقسیم می‌شوند:
باتری‌های اولیه (Primary): غیرقابل شارژ
باتری‌های ثانویه (Secondary): قابل شارژ
بسیاری از باتری‌های لیتیومی در گروه دوم قرار می‌گیرند و پس از هر بار دشارژ، دوباره قابل شارژ هستند.
سیکل عمر و ساختار باتری لیتیوم
باتری‌های لیتیومی در مقایسه با باتری‌های سیلد اسید، تعداد سیکل شارژ و دشارژ بسیار بالاتری دارند (گاهی تا بیش از ۱۰۰۰ سیکل). نام‌گذاری باتری‌های لیتیومی نیز بر اساس ترکیب قطب مثبت آن‌ها انجام می‌شود؛ برای مثال، در باتری «لیتیوم فسفات آهن (LFP)» الکترود مثبت از ترکیب آهن و فسفات ساخته شده است.
باتری لیتیوم فسفات آهن (LFP)
این مدل از باتری‌های لیتیوم به‌دلیل ایمنی بالا، پایداری حرارتی مناسب و قیمت کمتر نسبت به سایر انواع لیتیوم-یون، کاربرد گسترده‌ای دارد.
ولتاژ اسمی هر سلول LFP حدود ۳.۲ ولت است و اگرچه چگالی انرژی آن کمی کمتر از باتری‌های لیتیوم-یون است، اما دوام و ایمنی بالاتر آن موجب شده در خودروهای برقی به‌طور گسترده استفاده شود.
بر اساس پیش‌بینی‌ها، تولید جهانی باتری‌های LFP تا سال ۲۰۲۵ به حدود ۷۷۰ گیگاوات‌ساعت خواهد رسید.
سیستم مدیریت باتری (BMS)
سیستم مدیریت باتری یا Battery Management System (BMS) مسئول کنترل و نظارت بر عملکرد باتری‌های لیتیومی است.
پارامترهای کلیدی در این سیستم عبارت‌اند از:
- SOC (State of Charge): میزان شارژ
- SOH (State of Health): وضعیت سلامت
- SOP (State of Power): توان لحظه‌ای
از دیگر وظایف BMS می‌توان به کنترل دما (Low Temperature Heating)، پایش مقاومت داخلی و بهینه‌سازی استراتژی شارژ اشاره کرد.
نحوه اتصال سلول‌ها
سلول‌های باتری لیتیوم معمولاً به دو روش متصل می‌شوند:
-
S (سری): افزایش ولتاژ
-
P (موازی): افزایش ظرفیت
به‌عنوان مثال، در ساختار «۴S۲P» چهار سلول به‌صورت سری و سپس دو مجموعه‌ی چهارتایی به‌صورت موازی متصل می‌شوند. طراحی صحیح این ترکیب نقش مهمی در ایمنی و عملکرد باتری دارد.
نکات مهم در بهره‌برداری از باتری لیتیومی
دمای عملکرد مناسب برای باتری‌های لیتیومی حدود ۲۰ درجه سانتی‌گراد است؛ در دمای پایین‌تر، کارایی کاهش می‌یابد.
روش متداول شارژ این باتری‌ها CC-CV (جریان ثابت – ولتاژ ثابت) است.
بالانسینگ سلول‌ها هنگام شارژ، برای افزایش عمر پک باتری ضروری است. در این فرآیند، سلول‌ها به‌گونه‌ای کنترل می‌شوند تا همگی در سطح شارژ یکسان قرار گیرند.
درخواست مشاوره
برای دریافت مشاوره رایگان درباره تامین و تعمیر باتری های لیتیومی، با ما تماس بگیرید