ما هي عملية تشكيل البطارية وتصنيف السعة؟-xmacey.com

مدونة

التصنيفات

مدونة

مدونة جديدة

العلامات

ما هي عملية تشكيل البطارية وتصنيف السعة؟

October 27 , 2025

ما هي عملية تشكيل البطارية وتصنيف السعة؟

في عملية تصنيع بطاريات الليثيوم، يُعدّ التشكيل وتصنيف السعة خطوتين أساسيتين لتحديد أداء البطارية وعمرها الافتراضي. يُشكّل مبدأ تصنيف السعة الأساس النظري، بينما تضمن إجراءات التشكيل والتصنيف اتساق المنتج وموثوقيته. فيما يلي لمحة عامة مفصلة عن كلا المفهومين وطرق تشغيلهما.

1. ما هو تصنيف التكوين والقدرات؟

تشكيل:

يشير إلى سلسلة من المعالجات التكنولوجية المطبقة أثناء الشحن الأول للبطارية لتثبيت أدائها، بما في ذلك الشحن والتفريغ بتيار منخفض والراحة بدرجة حرارة ثابتة، وما إلى ذلك.

تصنيف القدرة:

يُفهم ببساطة على أنه تصنيف السعة وفرز الأداء، حيث يتم فحص البطاريات وتصنيفها وفقًا لمعايير أدائها.

2. عملية تكوين بطارية الليثيوم ومبدأها

أثناء عملية الشحن والتفريغ الأولية لبطارية أيونات الليثيوم، تتفاعل المذيبات غير البروتونية المستخدمة كإلكتروليت حتمًا عند السطح الفاصل بين القطب الكهربائي والإلكتروليت، مكونةً طبقة عازلة على سطح القطب الكهربائي. تُعرف هذه الطبقة باسم طبقة عازلة للإلكترونات أو طبقة الطور البيني للإلكتروليت الصلب (SEI).

وفقًا للتقارير، يتكون غشاء التخميل من أكسيد الليثيوم (Li₂O)، وفلوريد الليثيوم (LiF)، وكلوريد الليثيوم (LiCl)، وكربونات الليثيوم (Li₂CO₃)، وكربونات الليثيوم (LiCO₂–R)، وكحولات، وبوليمرات غير موصلة. يتميز ببنية متعددة الطبقات - الجانب القريب من الإلكتروليت مسامي، بينما الجانب القريب من القطب الكهربائي كثيف.

يؤثر تكوين فيلم SEI بشكل حاسم على أداء مواد الأقطاب الكهربائية.
من ناحية أخرى، يستهلك تكوين فيلم SEI جزءًا من أيونات الليثيوم، مما يزيد من القدرة غير القابلة للعكس للشحنة والتفريغ الأولى ويقلل من كفاءة الشحن والتفريغ لمادة القطب.
من ناحية أخرى، نظرًا لعدم قدرة غشاء SEI على الذوبان في المذيبات العضوية، فإنه يبقى ثابتًا في محلول الإلكتروليت العضوي. لا تستطيع جزيئات المذيب اختراق طبقة SEI، مما يمنع بفعالية تداخل المذيبات ويجنب تلف مواد القطب. هذا يُحسّن بشكل كبير من أداء دورة القطب وعمره الافتراضي.

تُحدد جودة عملية التشكيل جودة غشاء SEI، مما يؤثر بشكل مباشر على عمر دورة البطارية، واستقرارها، ومعدل التفريغ الذاتي، وسلامتها، وغيرها من الخصائص الكهروكيميائية. لذلك، يُطوّر مُصنّعو البطاريات عمليات ومعايير تشكيل وتصنيف مناسبة بناءً على ممارساتهم الإنتاجية، لضمان تحقيق البطاريات أقصى سعة، وأفضل استقرار، وأطول عمر افتراضي.

يتطلب تكوين البطارية دورات شحن وتفريغ طويلة. أثناء الشحن، من الضروري التحكم بدقة في جهد وتيار الشحن والتفريغ، بالإضافة إلى شكل موجة النبضة، لمنع زيادة معاوقة غشاء SEI، مما يؤثر سلبًا على أداء بطاريات أيونات الليثيوم عالية السرعة في التفريغ. كما يُحسّن التحكم الدقيق من كفاءة عملية التكوين.

على سبيل المثال، في أنظمة LiFePO₄، عندما يتجاوز جهد الشحن 3.7 فولت، فقد يؤدي ذلك إلى إتلاف البنية البلورية لـ LiFePO₄، مما يقلل من أداء دورة البطارية.

3. خطوات تصنيف سعة بطارية الليثيوم

يتم تصنيف سعة البطارية باستخدام نظام تكوين وتصنيف البطاريات (نظرًا لتشابه مبادئ التكوين والتصنيف، تُدمج الوظيفتان في خزانة واحدة). تعمل خزانة التكوين والتصنيف أساسًا كشاحن متعدد القنوات، قادر على شحن وتفريغ عدد كبير من الخلايا في آنٍ واحد.

أثناء عملية التصنيف، يتم جمع البيانات من كل نقطة اختبار وإدارتها بواسطة نظام كمبيوتر لتحليل المعلمات مثل السعة والمقاومة الداخلية، وتحديد مستوى جودة كل خلية - وتسمى هذه العملية تصنيف السعة.

بعد التقييم الأولي للسعة، تحتاج البطاريات إلى فترة راحة، لا تقل عادةً عن 15 يومًا. خلال هذه الفترة، قد تظهر مشاكل جوهرية في الجودة، مثل التفريغ الذاتي المفرط وزيادة المقاومة الداخلية. بعد فترة الراحة، تُعاد اختبارات البطاريات وتصنيفها، ويتم استبعاد البطاريات التي لا تستوفي معايير السعة أو التي تعاني من مشاكل في الجودة.

الغرض الآخر من تصنيف السعة هو تصنيف البطاريات وتجميعها. يتضمن ذلك اختيار خلايا ذات مقاومة داخلية وسعات متشابهة للدمج. تُدمج الخلايا ذات الأداء المتشابه فقط في حزمة بطارية واحدة. على سبيل المثال، غالبًا ما تتطلب حزم بطاريات الطاقة عشرات الآلاف من الخلايا لتلبية متطلبات الطاقة للسيارات الكهربائية. ونظرًا لتعقيد النظام، يتميز سلوك حزمة البطارية بطابع فريد، ولا يمكن تحقيق أداء الحزمة بمجرد إضافة أو طرح خلايا فردية.

على سبيل المثال، في مجموعات البطاريات الشائعة المكونة من توصيلات متتالية ومتوازية، يُفترض أن تكون جميع الخلايا المفردة في مجموعة البطاريات متسقة تمامًا. ومع ذلك، في الواقع، حتى الخلايا المفردة المنتجة في نفس الدفعة لا تزال تختلف في الأداء (بما في ذلك عوامل مثل السعة والمقاومة الداخلية). في خط تجميع حزمة بطاريات الليثيوم ، نحن بحاجة أيضا إلى استخدام آلات فرز البطاريات لإعادة فرز جهد البطارية ومقاومتها الداخلية. على الرغم من إجراء عملية الفرز قبل تجميع حزمة البطارية، إلا أنه لا يزال من المستحيل ضمان ثبات أداء جميع البطاريات بنسبة 100%. بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا لحجم حزمة البطارية، تختلف خصائص تبديد الحرارة لمختلف الأجزاء بشكل كبير. لذلك، يوجد تفاوت كبير في درجة الحرارة في توزيعها. ستؤدي العوامل المذكورة أعلاه إلى تآكل بطاريات حزمة البطارية بمعدلات مختلفة أثناء الاستخدام. في هذه الحالة، ستنخفض السعة المتاحة لحزمة البطارية (محدودًا بالحد الأدنى لسعة الخلايا المتصلة على التوالي في حزمة البطارية). من ناحية أخرى، قد يؤدي ذلك أيضًا إلى انخفاض سلامة حزمة البطاريات. أظهرت الدراسات أنه حتى لو تجاوز عمر دورة حياة الخلية الواحدة 1000 مرة، فعند تكوين حزمة بطاريات، إذا لم تكن هناك حماية، موازن البطارية قد يكون عمر دورة البطارية أقل من 200 مرة. لذلك، يُعدّ اتساق الخلية الواحدة معيارًا بالغ الأهمية في أي بطارية.

4. متطلبات الدقة للتكوين والتصنيف

لتحسين الخصائص الكهروكيميائية للبطارية، مثل عمر دورة الشحن، والاستقرار، والتفريغ الذاتي، والسلامة، يجب مراقبة ثبات بطاريات الليثيوم بدقة، أو تقييم درجة البطارية بدقة. لذلك، هناك متطلبات عالية جدًا لدقة قياس التيار والجهد في معدات تصنيف التكوين والسعة. أسي للطاقة الجديدة تتمتع بخبرة تزيد عن 15 عامًا في صناعة معدات البطاريات، وتوفر بشكل أساسي معدات متطورة وحلول شاملة لأبحاث مختبرات بطاريات الليثيوم وتجميع حزم بطاريات الليثيوم.

العلامات :

ما هو Ah لبطارية ليثيوم أيون؟

ما هي العوامل التي تؤثر على سعة البطارية؟