لماذا تختار بطاريات الطاقة العالية تقنية التراكب؟

تحتاج البطاريات عالية معدل التيار (مثل بطاريات القوة، بطاريات الشحن السريع، وما إلى ذلك) إلى الحفاظ على كفاءة عالية، واستقرار، وأمان أثناء الشحن والتفريغ بتيارات عالية. لذلك، لديها متطلبات أعلى لعمليات التصنيع. حاليًا، أصبحت تطبيقات تقنية التجميع في البطاريات عالية معدل التيار أكثر انتشارًا وتستبدل تدريجيًا عملية التدوير التقليدية. إذن، لماذا تميل البطاريات عالية معدل التيار إلى اختيار تقنية التجميع؟

1 مسار تيار أقصر ومقاومة داخلية أقل

خلال الشحن والتفريغ بتيارات عالية، تحتاج البطاريات إلى التعامل مع تيارات أعلى، وطول مسار التيار يؤثر مباشرة على المقاومة الداخلية وإنتاج الحرارة.

• عملية التدوير : يجب أن ينتقل التيار عبر طول ورقة الكهرباء، مما يؤدي إلى مسار أطول، مقاومة داخلية أعلى، وخسارة طاقة أكبر وإنتاج حرارة تحت تيار عالٍ.

• عملية التراكب : يتم تراكب أوراق الكهروضوئيات الموجبة والسالبة بشكل متوازي، ويحتاج التيار فقط للمرور عموديًا عبر سماكة أوراق الكهروضوئيات. وهذا يؤدي إلى مسار أقصر، مقاومة داخلية أقل، وهو أكثر ملاءمة لشحن وتفريغ سريع.

2 كثافة طاقة أعلى واستخدام أفضل للمكان

تؤثر كثافة طاقة البطارية مباشرة على مدى أدائها، وتوفر عملية التراكب ميزة أكبر في استخدام المساحة.

• عملية التدوير : يُشكل تجويف في وسط الخلية، مما يؤدي إلى إهدار المساحة وتقليل كثافة الطاقة.

• عملية التراكب : يتم ترتيب أوراق الكاثود بشكل مرتب دون وجود تجويف مركزي، مما يؤدي إلى استغلال أفضل للمساحة وزيادة كثافة الطاقة بنسبة 5%-10%.

الاستقرار الميكانيكي والحراري الأفضل

تولد البطاريات عالية السرعة توسعًا كبيرًا وحرارة أثناء الشحن والتفريغ، ويمكن لعملية التجميع التعامل مع هذه المشكلات بشكل أفضل.

• توزيع موحد للإجهاد : البنية المكدسة تسمح بتوزيع متساوٍ للإجهاد على أوراق الكهرباء، مما يقلل من التشوه أو تموج الفاصل الناتج عن التوسع غير المتساوي.

• تبدد أفضل للحرارة : يتم توزيع الحرارة بشكل أكثر انتظامًا، مما يمنع الاحترار الموضعي ويعزز السلامة.

العمر الدوري الأطول

البطاريات عالية السرعة عرضة للتقدم السريع في الشيخوخة أثناء الشحن والتفريغ المتكرر بتيارات عالية، وتساعد عملية التراكب على تعزيز عمرها.

• تقليل تدهور الواجهة : البنية المكدسة تقلل من تساقط المواد النشطة الناتجة عن ثني أوراق الكهرباء، مما يؤدي إلى زيادة بنسبة 10%-20% في عمر الدورة مقارنة بعملية التدوير.

5 مرونة التكيف مع تصاميم البطاريات الكبيرة والمخصصة

مع تحول البطاريات نحو الأحجام الأكبر والتصاميم المخصصة، تقدم عملية التجميع مرونة أكبر.

• عملية التدوير : الخلايا الكبيرة الحجم عرضة للتشوه، مما يؤثر على الأداء.

• عملية التراكب : يمكن تكييفها مع بطاريات شفرات، وبطاريات مخصصة وغيرها من التصاميم لتلبية احتياجات السيناريوهات التطبيقية المختلفة.

6 تحديات لتقنيات التجميع

على الرغم من مزاياها الواضحة، فإن عملية التجميع تقدم أيضًا بعض التحديات:

• انخفاض كفاءة الإنتاج : يتطلب التجميع تناسقًا دقيقًا، مما يؤدي إلى سرعات إنتاج أبطأ مقارنة باللف.

• تكاليف معدات أعلى : آلات التجميع أكثر تعقيدًا من معدات اللف، مما يؤدي إلى استثمار أولي أعلى.

ومع ذلك، مع تطور التكنولوجيات مثل قص الليزر والماكدات السريعة، يتحسن كفاءة الإنتاج في عملية التجميع، وستتوسع تطبيقاتها في البطاريات ذات معدل الشحن العالي بشكل أكبر في المستقبل.

ملخص

الأسباب الأساسية لاختيار بطاريات معدل الشحن العالي لتكنولوجيا التجميع هي المقاومة الأقل، وكثافة الطاقة الأعلى، والاستقرار الأفضل، وعمر الدورة الأطول . رغم أن كفاءة الإنتاج تبقى تحديًا حاليًا، إلا أنه مع التقدم التكنولوجي، من المتوقع أن تصبح عملية التجميع الخيار الرئيسي للبطاريات ذات معدل الشحن العالي، خاصة في مجالات المركبات الكهربائية والتخزين المتقدم للطاقة.