حالة صحة البطارية (SOH)

خط مقدمة البطارية

تابعوا خط مقدمة البطارية للمعرفة الممتعة والمثيرة

حالة صحة البطارية (State of Health، SOH) هي مؤشر رئيسي لتقييم أداء البطارية وعمرها الافتراضي. ما يلي هو تقديم تفصيلي لـ SOH من جوانب التعريف، العوامل المؤثرة، طرق التقييم، والأهمية:

تعريف

يُشير حالة الصحة لبطارية إلى الوصف الكمي لأداء البطارية ومدى شيخوختها تحت ظروف استخدام معينة، مقارنةً بحالتها الجديدة تمامًا. إنها تعكس بشكل شامل التغيرات في سعة البطارية، المقاومة الداخلية، كفاءة الشحن/التفريغ، دورة الحياة، وغيرها من جوانب الأداء. عادة ما تُعبر عنها كنسبة مئوية، حيث يشير 100% إلى بطارية جديدة تمامًا، وقيمة أقل تشير إلى حالة صحية أسوأ.

العوامل المؤثرة

الدرجة الحرارية: يمكن أن تسارع كل من درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة بشدة عملية الشيخوخة للبطارية. تزيد درجات الحرارة العالية من سرعة التفاعلات الكيميائية داخل البطارية، مما يؤدي إلى تدهور أسرع للمواد الكهروكيميائية وزيادة معدلات الاستنزاف الذاتي. من ناحية أخرى، فإن درجات الحرارة المنخفضة تبطئ انتشار أيونات الليثيوم، مما يزيد من المقاومة الداخلية للبطارية ويقلل من كفاءة الشحن/التفريغ.

عمق الشحن/التفريغ: يمكن أن يكون تكرار دورة الشحن/التفريغ العميقة ضارًا جدًا بالبطاريات. التفريغ العميق يستنزف مواد الأقطاب الكهربائية بشكل مفرط، مما يقلل من عمر البطارية. الشحن الزائد يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة البطارية وقد يسبب مشكلات أمان أيضًا. على سبيل المثال، استخدام بطارية الهاتف المحمول حتى تكاد تنفد قبل الشحن، أو شحن البطارية بشكل متكرر إلى 100٪ وإبقائها بهذه الحالة لفترات طويلة، يمكن أن يؤثر سلبًا على حالة صحة البطارية.

عدد الدورات: خلال عملية الشحن/التفريغ، تتفاعل المواد الكيميائية داخل البطارية باستمرار. مع زيادة عدد الدورات، ترتدي وتتدهور مواد الأقطاب تدريجيًا، ويتناقص سعة البطارية تدريجيًا. لكل نوع من البطاريات عمر دورة مختلف. على سبيل المثال، قد تنخفض حالة الصحة العامة (SOH) للبطارية الليثيوم أيون النموذجية إلى حوالي 80٪ بعد عدة مئات إلى ألف دورة.

نظام إدارة البطارية (BMS): الجهاز الإداري للبطارية (BMS) هو جهاز أساسي لحماية سلامة البطارية وتمديد عمرها الافتراضي. يمكنه مراقبة الجهد، التيار، درجة الحرارة والمعلمات الأخرى للبطارية في الوقت الفعلي والتحكم في عملية الشحن/التفريغ لمنع الشحن الزائد، التفريغ الزائد والتعرض المفرط للحرارة. يمكن لجهاز BMS ممتاز تحسين استخدام البطارية بفعالية، إبطاء معدل الشيخوخة وتحسين حالة صحة البطارية.

طرق التقييم

طريقة اختبار السعة: بإعادة شحن البطارية بالكامل وإفراغها وقياس كمية الكهرباء التي تطلقها فعليًا، مقارنة ذلك مع سعة البطارية الأولية وحساب نسبة احتفاظ السعة، يمكن تقييم حالة صحة البطارية. هذه الطريقة مباشرة ولكنها تستغرق وقتًا طويلاً وقد تسبب بعض التآكل للبطارية.

طريقة قياس المقاومة الداخلية: تزيد المقاومة الداخلية للبطارية مع التقدم في العمر. من خلال قياس المقاومة الداخلية للبطارية باستخدام التيار المتردد أو التيار المستمر، يمكن بشكل غير مباشر عكس حالة صحة البطارية. بشكل عام، فإن زيادة المقاومة الداخلية تعني أن مواد الأقطاب داخل البطارية قد تآكلت وأن الموصل الكهربائي قد جف، مما قد يؤدي إلى انخفاض أداء البطارية. طريقة قياس المقاومة الداخلية لها مزايا السرعة وعدم التدمير، لكنها تتطلب معدات قياس متخصصة.

طريقة الطيف الكهروكيميائي للمعوقات (EIS): هذه هي طريقة قياس تعتمد على الخصائص الكهروكيميائية للبطارية. من خلال تطبيق إشارات تبديلية ذات نطاق صغير وبترددات مختلفة على البطارية وقياس استجابتها للمعوقات، يمكن تحليل العمليات الكيميائية والتفاعلات والحالة المادية للأقطاب داخل البطارية. يمكن أن توفر طريقة EIS معلومات غنية عن البطارية، لكن عملية القياس والتحليل أكثر تعقيدًا وتتطلب عادةً أجهزة متخصصة وفنيين.

الأهمية

ضمان التشغيل الطبيعي للمعدات: في مختلف الأجهزة الإلكترونية والمركبات الكهربائية وغيرها من التطبيقات، يمكن أن يساعد فهم حالة صحة البطارية المستخدمين في تتبع التغييرات في أداء البطارية بشكل فوري، والاستعداد لصيانة أو استبدال البطارية مسبقًا، وتجنب إيقاف تشغيل المعدات فجأة أو العجز عن الاستخدام بسبب فشل البطارية، مما يضمن موثوقية واستقرار المعدات.

تحسين استراتيجيات استخدام البطارية: بناءً على حالة صحة البطارية، يمكن تعديل استراتيجيات الشحن/التفريغ بشكل معقول. على سبيل المثال، يمكن تجنب دورة الشحن/التفريغ العميقة عندما تكون حالة صحة البطارية سيئة، أو يمكن تقليل التيار الكهربائي للشحن بشكل مناسب لتباطؤ معدل شيخوخة البطارية وتمديد عمرها الافتراضي.

دعم إعادة تدوير البطاريات واستخدامها المتدرج: بالنسبة للبطاريات المتقاعدة، يساعد تقييم دقيق لحالتها الصحية في تحديد ما إذا كان يمكن استخدامها بطريقة متدرجة، مثل استخدامها في أنظمة تخزين الطاقة حيث تكون متطلبات أداء البطارية أقل نسبيًا. كما يقدم مرجعًا لشركات إعادة تدوير البطاريات لتطوير خطط معقولة لإعادة التدوير والمعالجة بناءً على حالة صحة البطارية، مما يحسن معدلات إعادة التدوير والاستفادة من الموارد.

حالة الصحة (SOH) لبطارية، كمؤشر نواة لقياس أداء البطارية وعمرها الافتراضي، ترسم مسار "مسار الصحة" للبطارية في بيئات استخدام معقدة. فهم عميق وتحكم دقيق في SOH سيضخان زخمًا مستمرًا في ابتكار تقنية البطارية، والتطور الحماسي لصناعة الطاقة الجديدة، وحتى بناء مستقبل أخضر بالكامل، مما ينير الطريق أمامنا.

قليلاً من المعرفة كل يوم، أراكم غدًا.

إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد حول صناعات الطاقة الجديدة الأخرى، فلا تتردد في التواصل معنا. سنوفر لك المساعدة والاستشارة المهنية.