عمر دورات بطاريات الليثيوم: 7 عوامل ينبغي للمشترين التحقق منها

قد لا تحقق البطارية المُعلن عنها بعمر 6,000 دورة هذا العدد في تطبيقك. فقد يفترض هذا الرقم عمق تفريغ (DoD) ودرجة حرارة ومعدل شحن وحدًا لنهاية العمر التشغيلي محددة. وبالنسبة إلى المشترين الذين يحددون مواصفات أنظمة الاتصالات أو UPS أو الطاقة الشمسية أو التطبيقات البحرية أو أنظمة الدفع، لا يكون عمر دورة بطارية الليثيوم ذا معنى إلا عندما تتوافق هذه الظروف مع التشغيل الفعلي.

عمر الدورة هو عدد دورات الشحن والتفريغ التي تكملها البطارية قبل أن تصل سعتها أو أداؤها إلى حد محدد. ولا يلزم أن تعني الدورة تفريغًا كاملًا واحدًا؛ إذ يمكن لعدة عمليات تفريغ جزئية أن تتراكم لتساوي دورة كاملة مكافئة. تحقق دائمًا من طريقة الاختبار وعتبة الاحتفاظ بالسعة التي يستند إليها الرقم المذكور.

1. الكيمياء وجودة الخلايا. يُختار LiFePO4 كثيرًا للتطبيقات التي تتطلب عمر دورات طويلًا واستقرارًا حراريًا، لكن الكيمياء وحدها لا تحدد العمر التشغيلي. فجميع تصميم الخلايا والمواد واتساق التصنيع ومراقبة الجودة عوامل مهمة أيضًا. قارن بيانات الخلية الفعلية وتكوين الحزمة، بدلًا من الاعتماد على ادعاء عام متعلق بالكيمياء.

2. عمق التفريغ. يشير DoD إلى نسبة السعة الاسمية المستهلكة خلال الدورة. ويؤدي التفريغ الأعمق عمومًا إلى إجهاد أكبر للخلايا وتقليل عدد الدورات المتاحة مقارنة بالتفريغ الأقل عمقًا. في أنظمة تخزين الطاقة الشمسية أو احتياط الاتصالات، صمّم السعة القابلة للاستخدام وفق DoD المتوقع بدلًا من اعتبار السعة الاسمية متاحة بالكامل كل يوم.

3. درجة الحرارة. يمكن لارتفاع درجة حرارة الخلايا أن يسرّع تقادمها، لا سيما عند اقترانه بمستوى SOC مرتفع أو دورات مكثفة. وقد تحد درجات الحرارة المنخفضة من الشحن والطاقة المتاحة؛ كما أن شحن خلايا الليثيوم دون نطاق درجة الحرارة المحدد لها قد يتسبب في تلفها. تحقق من حدود درجات حرارة التشغيل والشحن، ومن توفر الحماية أو التسخين عبر BMS عند الحاجة.

4. معدل الشحن والتفريغ C-rate. يعبّر C-rate عن التيار نسبةً إلى سعة البطارية: إذ يعادل 1C تيارًا يساوي السعة الاسمية بالأمبير-ساعة، ويعني اسميًا الشحن أو التفريغ خلال نحو ساعة. تزيد المعدلات الأعلى الحرارة وقد تقصر عمر الدورات إذا تجاوزت حدود الخلية أو الحزمة. تحقق من التصنيفات المستمرة والقصوى كلٌّ على حدة، بما في ذلك الحدود عند درجة الحرارة المحيطة المتوقعة.

5. جهد الشحن ومنحناه. قد يسهم تجاوز الجهد مرارًا، أو عدم توافق الشاحن، أو إبقاء البطارية عند SOC مرتفع لفترات طويلة في تدهورها. تحقق من توافق منحنى الشاحن مع حدود الجهد والتيار المحددة من الشركة المصنّعة للبطارية. وفي أنظمة UPS والطاقة الشمسية، تحقق من الإعدادات على مستوى النظام، وليس عند أطراف البطارية فقط.

6. الوقت عند مستويات SOC المرتفعة أو المنخفضة. لا يمثل التقادم الناتج عن الدورات سوى جزء من تقادم البطارية؛ فالتقادم الزمني يحدث أثناء وجود البطارية في الخدمة حتى عندما لا تمر بدورات. وقد يؤدي التخزين الطويل أو البقاء في وضع الاستعداد لفترات طويلة عند SOC مرتفع جدًا ودرجة حرارة عالية إلى انخفاض السعة بمرور الوقت. حدّد ظروف التخزين وإعدادات الاستعداد إلى جانب توقعات عمر الدورات.

7. تحكم BMS وتكامل النظام. يراقب BMS جهد الخلايا ودرجة حرارتها، ويدير حدود التيار، ويساعد على منع التشغيل خارج النطاقات المسموح بها. ومع ذلك، قد يؤدي ضعف التنسيق بين BMS والعاكس أو الشاحن أو الحمل إلى إجهاد يمكن تجنبه أو إلى انقطاعات. تحقق من بروتوكولات الاتصال وحدود الحماية وكيفية إبلاغ النظام عن SOC وSOH.

عند مقارنة المواصفات، ضع ظروف الاختبار إلى جانب عدد الدورات. فعلى سبيل المثال، الحزمة A مصنفة لـ 6,000 دورة حتى الاحتفاظ بـ 80% من السعة عند 25°C وDoD بنسبة 80%؛ أما الحزمة B فمصنفة لـ 4,000 دورة حتى سعة 80% عند 25°C وDoD بنسبة 100%. لا يثبت الرقم المعلن الأقل للحزمة B أنها ستدوم فترة أقصر في نظام يعمل عند DoD بنسبة 50%. اطلب ظروف الاختبار التفصيلية والأدلة الداعمة له.

لمراجعة المشتريات، اطلب التفاصيل التالية كتابيًا:

- نتيجة عمر الدورات وعتبة السعة عند نهاية العمر، مثل 80% من السعة الأولية.

- DoD ودرجة الحرارة ومعدل C للشحن والتفريغ ومنحنى الشحن المستخدم في الاختبار.

- الطاقة الاسمية والقابلة للاستخدام، والتيار المستمر والذروة، ونطاق SOC المتوقع للتشغيل.

- شروط الضمان، بما فيها حدود الطاقة الموردة أو عدد الدورات والمدة الزمنية والاستثناءات.

- مستندات النقل وسلامة المنتج المعمول بها، بما فيها UN38.3، وعند اشتراط المشروع IEC 62619 أو UL 1973.

حوّل المواصفات إلى توقعات لعمر الخدمة بالاستناد إلى الدورات اليومية المخططة وملف التشغيل، لكن تعامل مع النتيجة على أنها تقدير لا ضمان. تعادل دورة كاملة مكافئة واحدة يوميًا نحو 365 دورة كاملة مكافئة سنويًا؛ ويغيّر التفريغ الجزئي هذا الحساب. كما يعتمد عمر الخدمة الفعلي على التقادم الزمني والصيانة وضوابط النظام والشروط المشمولة بالضمان.

لتحجيم النظام بما يلائم التطبيق وحدود الشحن وإعدادات الحماية، يمكن لـ Newbeebattery العمل شريكًا لتصنيع الحزم المخصصة بنظام OEM/ODM، ومواءمة تصميم حزمة LiFePO4 وإعدادات BMS مع متطلبات مشاريع الاتصالات أو UPS أو الطاقة الشمسية أو التطبيقات البحرية أو غيرها.

إن أكثر أرقام عمر دورات بطاريات الليثيوم فائدة هو الرقم المقاس في ظروف يستطيع نظامك إعادة إنتاجها. قارن افتراضات الاختبار، وتأكد من توافق النظام، وصمّم السعة وفق الطاقة القابلة للاستخدام وملف الخدمة المطلوب، بدلًا من الاختيار بناءً على أكبر عدد دورات وحده.