يُعرَّف عمر الدورة بعدد المرات التي يمكن فيها تفريغ بطارية LiFePO4 القابلة لإعادة الشحن وإعادة شحنها قبل أن تنخفض سعتها إلى أقل من 80٪ من قيمتها الأصلية. ويؤثر هذا المقياس تأثيرًا مباشرًا على القيمة طويلة المدى، حيث تتفوق بطاريات LiFePO4 عالية الجودة على بطاريات الرصاص الحمضية وعلى العديد من بدائل الليثيوم-أيون.
عندما نتحدث عن دورات البطارية، فإننا نشير بشكل أساسي إلى استنزاف كامل الطاقة من البطارية ثم إعادة شحنها بالكامل. الآن، إذا قام شخص ما باستخدام نصف طاقة البطارية فقط قبل الشحن مرة أخرى، فإن ذلك يُعدّ أقل إجهادًا على تلك الأقطاب الصغيرة الموجودة داخليًا، ويمكن أن يجعل البطارية تدوم لفترة أطول. تقوم معظم الشركات باختبار عدد المرات التي تعمل فيها بطارياتها بشكل صحيح في بيئات معملية منظمة، ولكن ما يهم فعليًا هو الأداء عند استخدامها يوميًا في الحياة الواقعية. تصبح الأمور معقدة لأن التغيرات في درجة الحرارة، ومدى عمق الاستفادة من سعة البطارية، وحتى طريقة التعامل مع الشحن، كلها عوامل تؤثر في تحديد المدة التي ستستمر فيها هذه البطاريات.
تحت درجات الحرارة المثلى (20–25°م) وعند عمق تفريغ 80%، تحقق بطاريات LiFePO4 التجارية عادةً ما بين 3,000 إلى 5,000 دورة حسب تحليل صناعي لعام 2024. وعند عمق تفريغ 50%، يزيد هذا الرقم إلى أكثر من 8,500 دورة. وتُحقَّق هذه النتائج بفضل موازنة الخلايا الدقيقة وتصاميم الأقطاب ذات المعاوقة المنخفضة.
| كيمياء البطارية | دورة الحياة (الدورات) | خطر الاستقرار الحراري |
|---|---|---|
| LifePO4 | 2,000 – 5,000 | منخفض |
| NCM | 1,000 – 2,000 | معتدلة |
| LCO | 500 – 1,000 | مرتفع |
| LTO | حتى 10,000 | لا شيء |
تتفوق دورة حياة بطاريات LiFePO4 على البطاريات المصنوعة باستخدام الكوبالت (مثل NCM وLCO) بما يتراوح بين مرتين إلى أربع مرات. ومع ذلك، فإن بطاريات الليثيوم التيتانيت أو LTO تدوم لفترة أطول حتى من ذلك، لكنها تأتي بتكلفة أعلى لأنها تحتوي فقط على حوالي 70 واط ساعة لكل كيلوغرام مقارنة بحوالي 120-140 واط ساعة/كجم لـLiFePO4. هذا الفارق الكبير في الطاقة يعني أن معظم الناس يفضلون البقاء مع LiFePO4 ما لم يكونوا بحاجة إلى شيء طويل الأمد جدًا لمعدات متخصصة. في الواقع، أظهر بحث حديث أجرته وزارة الطاقة الأمريكية عام 2023 سبب أهمية هذا الأمر بشكل كبير في استخدامات مثل تخزين الطاقة الشمسية، حيث تكون السلامة أثناء دورات الشحن المتكررة أمرًا بالغ الأهمية.
إن مقدار استنزاف بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم قبل إعادة الشحن يلعب دورًا كبيرًا في تحديد عمرها الافتراضي الكلي. عندما يقوم شخص ما بتفريغ البطارية بالكامل حتى عمق تفريغ بنسبة 100٪، فإن ذلك يؤثر بشكل كبير على المكونات الداخلية لتلك الخلايا، مما يؤدي إلى تدهورها بشكل أسرع مع مرور الوقت. على الجانب الآخر، إذا استخدمنا جزءًا فقط من السعة المتاحة في كل دورة، فإن ذلك يقلل من التآكل الحادث في مواد الإلكترود. وقد أظهرت بعض الدراسات التي أجراها باحثون يعملون في مجال الطاقة الشمسية أمرًا مثيرًا للاهتمام أيضًا - إن الحفاظ على مستوى التفريغ حوالي 50٪ يمكن أن يضاعف عمر هذه البطاريات ثلاث مرات مقارنةً بإفراغها بالكامل في كل مرة. وهذا أمر منطقي عند النظر إلى التطبيقات الواقعية حيث يكون العمر الطويل أكثر أهمية من استخلاص آخر طاقة متاحة.
توضح هذه الأرقام التوازن بين السعة القابلة للاستخدام لكل دورة والمتانة الكلية.
مع كل ارتفاع بـ 10°م فوق 25°م، تفقد بطاريات LiFePO4 من 15 إلى 20% من عمرها الدوري بسبب تحلل الكهربائي المتسارع. بينما تقلل درجات الحرارة تحت الصفر مؤقتًا من السعة المتاحة، إلا أنها لا تسبب ضررًا دائمًا إذا تم الشحن عند درجة حرارة أعلى من 0°م. يتراوح المدى الأمثل للتشغيل بين 15°م و35°م، حيث يتم تعظيم الكفاءة والمتانة معًا.
سرعه تفريغ البطاريات تؤثر بشكل كبير على كمية الحرارة التي تُنتجها وعلى مدى سرعة تآكلها. فلننظر إلى معدل تفريغ 0.5C على سبيل المثال. إذا كنا نتحدث عن بطارية سعتها 100 أمبير في الساعة، فهذا يعني سحب تيار بحوالي 50 أمبير. عند هذه السرعة الأبطأ، تكون المقاومة الداخلية داخل البطارية أقل، وبالتالي تدوم لفترة أطول عبر دورات الشحن. من ناحية أخرى، فإن دفع الأمور إلى معدل 2C حيث تُفرغ نفس البطارية تيارًا بقيمة 200 أمبير يؤدي إلى إنتاج حرارة كبيرة جدًا. وحقيقة تراكم هذه الحرارة تجعل خلايا البطارية تتدهور أسرع بنسبة 30 بالمئة تقريبًا مقارنة بالوضع الطبيعي. وقد أكدت بعض الاختبارات المعملية ما يعرفه العديد من الفنيين بالفعل: بعد المرور بنحو 3000 دورة شحن كاملة، لا تزال البطاريات التي تم تفريغها بمعدل لطيف وهو 0.5C تحتفظ بنحو 90% من سعتها الأصلية. في المقابل، تنخفض البطاريات التي تم تشغيلها بقوة عند معدل 2C إلى 70% فقط من سعتها المتبقية. هذا فرق كبير بمرور الوقت.
يُحدث نظام إدارة البطارية (BMS) الجيد فرقًا كبيرًا عندما يتعلق الأمر باستخلاص أقصى استفادة من بطاريات LiFePO4. تحتفظ هذه الأنظمة بتتبع عوامل مثل مستويات الجهد، وتغيرات درجة الحرارة، وتدفق التيار عبر كل خلية على حدة ضمن مجموعة البطارية. يساعد هذا الرصد في منع مشكلات مثل الشحن الزائد أو تفريغ البطارية بشكل مفرط. أثناء دورات الشحن، تقوم وحدات نظام إدارة البطارية الذكية بموازنة الجهد بين الخلايا المختلفة بحيث تتقدم في العمر بمعدل تقريبًا متساوٍ. ووفقًا لأبحاث صادرة عن عدة شركات تصنيع، فإن البطاريات التي تُدار بواسطة هذه الأنظمة تميل إلى فقدان حوالي 60٪ فقط من سعتها بعد 2000 دورة شحن بالمقارنة مع تلك التي لا تتمتع بإدارة مناسبة. وتتجاوز بعض الموديلات الأحدث ذلك من خلال تعديل سرعة الشحن وفقًا للحالة الفعلية للبطارية في كل لحظة، وهي نقطة مهمة جدًا بالنسبة للمعدات المستخدمة في الظروف القاسية حيث تكون الموثوقية أمرًا حاسمًا.
تستمر البطاريات لفترة أطول عندما نحافظ على شحنها الجزئي ضمن نطاق يتراوح بين 20٪ و80٪ من سعتها. وفقًا لأرقام مجلس ابتكار تخزين الطاقة، تحتفظ بطاريات الليثيوم الحديديك (LiFePO4) بنسبة تقارب 92٪ من سعتها الأصلية بعد إتمام 4000 دورة شحن إذا تم تفريغها فقط حتى 50٪. بالمقارنة، تبقى 78٪ فقط من السعة عندما يتم تفريغ نفس البطاريات بالكامل في كل مرة. السبب في أن الدورات الضحلة أكثر فعالية هو أنها تُعدّل الضغط الواقع على مواد الكاثود من الداخل، ما يعني أن هذه المواد تتدهور بشكل أبطأ مع مرور الوقت. ومع ذلك، يجدر بالذكر أن الخبراء يوصون بإجراء تفريغ كامل بين الحين والآخر كي تتمكن نظام إدارة البطارية من تقدير دقيق لكمية الشحنة المتبقية في المجموعة.
على عكس البطاريات القائمة على النيكل، لا تعاني بطاريات LiFePO4 من تأثير الذاكرة. في الواقع، فإن الشحن المتكرر بين 30–80% يُعد أقل إجهادًا مقارنة بالتفريغ العميق ويمكن أن يطيل عمر الدورة بنسبة تصل إلى 15%. تُحسّن وحدات نظام إدارة البطارية (BMS) الحديثة من هذه الفائدة من خلال تنظيم إيقاف الشحن وإدارة الظروف الحرارية أثناء عمليات إعادة الشحن السريع.
بالنسبة للبطاريات المخزنة في أماكن تتراوح درجات الحرارة المتوسطة فيها بين 20 و25 درجة مئوية، فإن معظم فقدان سعتها يحدث ببساطة مع مرور الوقت - حوالي 60٪ بعد عشر سنوات. ولكن الأمور تتغير عندما ننظر إلى البطاريات المستخدمة بشكل كثيف، مثل تلك المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية أو السيارات الكهربائية، حيث يتسبب الشحن والإفراغ المتكرر في تآكل أكبر بكثير. والحرارة سيئة جدًا بالنسبة لصحة البطارية بشكل عام. وفقًا لأبحاث أجرتها مختبرات الطاقة المتجددة في عام 2024، فإن تشغيل البطاريات عند 45 درجة مئوية يجعلها تتدهور بسرعة تصل إلى ثلاث مرات أسرع فقط من خلال عمليات الدورة العادية. وهذا يعني أن حلول التبريد المناسبة ليست مجرد خيار مرغوب بل ضرورية تمامًا للحفاظ على عمل أنظمة تخزين الطاقة هذه بشكل صحيح لفترة أطول.
تعمل بطاريات LiFePO4 بشكل جيد جدًا لتخزين الطاقة الشمسية نظرًا لتغير عمق التفريغ حسب كمية أشعة الشمس المتاحة كل يوم. ووفقًا لنتائج الاختبارات الفعلية، يمكن لهذه البطاريات الحفاظ على حوالي 85% من سعتها الأصلية حتى بعد المرور بـ2500 دورة شحن عند عمق تفريغ 80%. وهذا يعادل تقريبًا ثلاثة أضعاف الأداء مقارنة بالبطاريات الرصاصية في الظروف نفسها. ما يجعل بطاريات LiFePO4 مميزة بشكل خاص هو قدرتها على التعامل مع عمليات التفريغ الجزئي، ما يعني أنها تدوم لفترة أطول بكثير في الأماكن التي لا تكون فيها توليدات الطاقة الشمسية موثوقة دائمًا. وعند استخدامها ضمن نطاق تفريغ يتراوح بين 30-50%، يمكن أن تصل هذه البطاريات فعليًا إلى أكثر من 6000 دورة قبل الحاجة إلى استبدالها، مما يجعلها خيارًا ذكيًا للعديد من التطبيقات المستقلة عن الشبكة الكهربائية.
أظهرت الاختبارات التي أُجريت على الأسطول في القطب الشمالي بين عامي 2022 و2024 شيئًا مثيرًا للاهتمام حول بطاريات LiFePO4. عندما تم الحفاظ على هذه البطاريات عند درجة حرارة ناقص 30 مئوية مع إدارة حرارية مناسبة، حافظت على حوالي 92٪ من سعتها الأصلية حتى بعد اجتياز 1200 دورة شحن. ومع ذلك، تسوء الأمور عندما ترتفع درجات الحرارة بشكل كبير. إذا تُركت هذه البطاريات في بيئات تتخطى باستمرار 45 درجة مئوية، فإنها تفقد سعتها بوتيرة أسرع بكثير مقارنة بتلك التي تعمل في ظروف طبيعية. والفارق؟ تسريع في التدهور بنسبة 18٪ تقريبًا مع مرور الوقت. بناءً على ما رأيناه من هذه الاختبارات، أصبح من الواضح جدًا أن مصنعي المركبات الكهربائية بحاجة إلى التفكير بجدية في تصميم غلافات قادرة على التكيف مع المناخات المختلفة إذا أرادوا أن تعمل مركباتهم بشكل موثوق عبر جميع نطاقات درجات الحرارة.
تدمج منصات نظام إدارة البطارية الحديثة الآن التعلم الآلي لتحسين الأداء:
| ميزة نظام إدارة البطارية | تحسين عمر الدورة | دقة تنبؤ الفشل |
|---|---|---|
| النمذجة الحرارية | +22% | 89% |
| منحنيات الشحن التكيفية | +31% | 94% |
| تتبع حالة البطارية | +18% | 97% |
تشير المرافق التي تستخدم نظام إدارة البطاريات الذكي إلى انخفاض استبدال البطاريات المبكر بنسبة 40٪، مما يثبت أن التحليلات التنبؤية يمكنها إدارة التباين بفعالية في العمليات الواقعية.
هل ترغب في أن تدوم بطارياتك لفترة أطول؟ لا تدعها تنفد بالكامل. الحفاظ عليها ضمن النطاق من 30% إلى 80% يقلل فعليًا من الضغط على الخلايا ويساعدها على الاستمرار لفترة أطول بكثير. عندما نتحدث عن الأنظمة التي تتبع نمط الشحن الجزئي هذا، فإنها تميل إلى الاحتفاظ بنحو 80% من طاقتها الأصلية حتى بعد المرور بـ2000 دورة شحن. وهذا أمر مثير للإعجاب مقارنةً بالبطاريات التي يتم تفريغها بالكامل كل مرة. لأي شخص جاد بشأن صيانة البطاريات، فإن الاستثمار في شاحن ذكي عالي الجودة يحدث فرقًا كبيرًا. هذه الأجهزة تقوم بالتعديل بناءً على التغيرات في درجة الحرارة، مما يمنع حدوث حالات الشحن الزائد الخطيرة. وتذكّر بفصل أي جهاز يستهلك الطاقة من البطارية بمجرد اقتراب الجهد من 2.5 فولت. إن السماح له بالانخفاض دون ذلك قد يقصر عمرها المفيد بشكل كبير ويسبب ضررًا دائمًا على المدى الطويل.
تُفقد بطاريات LiFePO4 حوالي 3% من سعتها كل عام عندما تُحفظ بين 15 و25 درجة مئوية (حوالي 59 إلى 77 فهرنهايت). ولكن انتبه لما يحدث إذا أصبحت شديدة السخونة. بمجرد تجاوز درجات الحرارة 40 درجة مئوية (أي 104 فهرنهايت)، تبدأ البطارية بالتدهور بشكل أسرع بكثير، تقريبًا بنسبة 30% أسرع من المعتاد. أما الطقس البارد فيشكل تحديًا مختلفًا تمامًا. إذا عملت البطاريات عند أقل من ناقص 20 درجة مئوية (أو ناقص 4 فهرنهايت)، فهناك خطر تكوّن ما يُعرف بتَرسيب الليثيوم أثناء دورات الشحن، مما قد يتسبب في تلفها مع مرور الوقت. وجد مثبتو الأنظمة الشمسية أن لف أنظمتهم بعازل إضافي أو تنفيذ نوع من نظام التحكم في درجة الحرارة يُحدث فرقًا كبيرًا. وتُظهر الاختبارات الميدانية بالفعل أن هذه الإجراءات يمكن أن تمدد عمر البطارية بنحو 22%، وفقًا لأبحاث أجريت في مناطق مختلفة ذات مناخات متنوعة.
يُظهر تحليل بيانات أنظمة إدارة البطارية الصناعية لعام 2024 أن دمج الدورات الجزئية مع موازنة الخلايا النشطة يمكّن البطاريات من الحفاظ على 95٪ من سعتها بعد خمس سنوات، أي بنسبة 40٪ أفضل من الأنظمة غير المُدارة.
ما هو عمر الدورة لبطارية LiFePO4؟ يشير عمر الدورة إلى عدد المرات التي يمكن فيها تفريغ بطارية LiFePO4 وإعادة شحنها قبل أن تنخفض سعتها إلى أقل من 80٪ من تصنيفها الأصلي، وعادة ما يتراوح هذا العدد بين 2,000 و5,000 دورة في ظروف مثالية.
كيف يؤثر عمق التفريغ (DoD) على عمر دورة البطارية؟ يؤدي عمق تفريغ أعلى إلى تقصير العمر الإجمالي للدورة. على سبيل المثال، قد تتحمل بطارية يتم تفريغها بنسبة 100٪ من عمق التفريغ 2,000 دورة، في حين أن تقييد التفريغ إلى 50٪ قد يمدد عمر الدورة إلى أكثر من 6,000 دورة.
هل يمكن أن تقلل الشحنات المتكررة من عمر بطاريات LiFePO4؟ لا تعاني بطاريات LiFePO4 من تأثير الذاكرة، ويمكن أن يؤدي الشحن المتكرر بين 30–80% من حالة الشحن إلى إطالة عمر الدورة عن طريق تقليل الإجهاد على البطارية.
ما دور درجة الحرارة في عمر بطارية LiFePO4 الطويل؟ تؤثر درجات الحرارة القصوى على عمر الدورة؛ حيث تسرّع درجات الحرارة العالية من التدهور، بينما يمكن للتسيير السليم التخفيف من آثار المناخ البارد. ومدى التشغيل المثالي هو من 15°م إلى 35°م.
كيف يمكنني التأكد من أن بطارية LiFePO4 الخاصة بي تدوم لفترة أطول؟ استخدم التفريغ السطحي من خلال تقييد عمق التفريغ (DoD)، وحسّن معدل C، وحافظ على الظروف البيئية المثلى، واستخدم نظام إدارة ذكي للبطارية (BMS) لتحقيق أداء أفضل.
أخبار ساخنة
توفر شركة شنتشن ديراي تكنولوجيا الطاقة الجديدة المحدودة بطاريات ليثيوم عالية الجودة لمختلف الصناعات. تضمن اختبارات التقادم لدينا عمر خدمة طويل واستقرار. اعمل معنا لتحقيق النجاح.
Company Address：602-604، مبنى C، بلازا الابتكار، رقم 2007 شارع بينغشان، منطقة بينغشان في الصين غوانغدونغ شنتشن
عنوان المصنع: الطابق 13 و 14، المبنى 1، حديقة تشينغفا الصناعية، رقم 11 شارع دونغشينغ الجنوبي، شارع تشنغيانج، منطقة زونغكاي التكنولوجية العالية، مدينة هويتشو، مقاطعة قوانغدونغ، الصين
حقوق النشر © 2025 لمصلحة شركة شنتشن ديراي للطاقة المتجددة المحدودة. سياسة الخصوصية
EN
