بطاريات الليثيوم فوسفات وبطاريات الليثيوم ثلاثية التركيب هما نوعان شائعان من بطاريات الليثيوم المستخدمة في مجموعة متنوعة من التطبيقات
. لديهما بعض الاختلافات الرئيسية فيما يتعلق بالتركيب الكيميائي والأداء. إليك الفرق الرئيسي بينهما:
1. **التركيب الكيميائي:**
- **بطاريات LiFePO4:** تستند إلى تركيب كيميائي يشمل فوسفات الحديد الليثيومي (LiFePO4) كمواد نشطة في الكاثود. هذا يجعلها أكثر استقرارًا كيميائيًا وأمانًا بالمقارنة مع بعض التكنولوجيات الأخرى.
- **بطاريات NMC:** تشمل مواد النيكل والمنغنيز والكوبالت (NMC) كمواد نشطة في الكاثود. هذه التكنولوجيا توفر كفاءة أعلى وطاقة مخزنة أكبر، ولكنها قد تكون أقل استقرارًا من بطاريات LiFePO4 في بعض الظروف.
2. **الكفاءة والقدرة:**
- **بطاريات LiFePO4:** تتميز بكفاءة عالية في درجات الحرارة المنخفضة والعالية وتستمر لعدد دورات شحن وتفريغ كبير قبل أن تبدأ في التآكل. ومع ذلك، تكون كثافة الطاقة أقل بعض الشيء.
- **بطاريات NMC:** تقدم كثافة طاقة أعلى وتكون أخف وزنًا وأصغر حجمًا، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مثل السيارات الكهربائية. تستمر لعدد معين من دورات الشحن والتفريغ، ولكن قد تبدأ في فقدان قدرتها بمرور الوقت أسرع من LiFePO4.
كفاءة الشحن
بطارية الليثيوم الثلاثية التركيب لديها كفاءة شحن أعلى. تظهر البيانات التجريبية فرقًا طفيفًا بين النوعين عند الشحن تحت 10 درجة مئوية، ولكنهما سيفصلان المسافة أعلى من ذلك. عند الشحن عند 20 درجة مئوية، نسبة التيار الثابت لبطارية الليثيوم الثلاثية التركيب تصل إلى 52.75٪، في حين أن نسبة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم تبلغ 10.08٪؛ الأولى خمسة أضعاف الثانية.
3. **الأمان والسلامة:**
- **بطاريات LiFePO4:** تعتبر أكثر أمانًا نظرًا لاستقرارها الكيميائي العالي ونقص الانفجارات أو التفجيرات. هذا يجعلها خيارًا جيدًا للتطبيقات التي تتطلب أمانًا عاليًا.
- **بطاريات NMC:** تتمتع بأمان جيد أيضًا، ولكنها قد تكون أقل استقرارًا بشكل عام مقارنةً بـ LiFePO4.
تتمتع بطارية فوسفات الحديد الليثيوم حاليًا بأفضل استقرار حراري بين بطاريات الطاقة، مقارنةً ببطارية الليثيوم الثلاثية التركيب، والتي تتمتع بميزة مطلقة في السلامة. درجة حرارة الذروة الكهربائية لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم تصل إلى 350 درجة مئوية، ويجب أن تصل التركيبة الكيميائية داخل البطارية إلى 500~600 درجة مئوية قبل أن تتحلل. استقرار الحرارة لبطارية الليثيوم الثلاثية التركيب عمومًا ضعيف، وستبدأ في التحلل عند حوالي 300 درجة مئوية.
4. **التكلفة:**
- قد تكون بطاريات الليثيوم فوسفات أكثر تكلفةً في العموم بسبب التركيب الكيميائي الخاص بها والتقنيات المستخدمة في إنتاجها.
يجب اختيار نوع البطارية المناسب حسب التطبيق المحدد والاعتبارات المهمة مثل الأمان، والأداء، والتكلفة.
بطارية LiFePO4
كواحدة من أنواع بطاريات المركبات الكهربائية، تتميز بثباتها في الاستقرار الحراري، وتكلفة إنتاج منخفضة
، وعمر خدمة طويل، وما إلى ذلك.
ومع ذلك، أداؤها في درجات الحرارة المنخفضة غير مرضٍ. في ظروف درجة حرارة 10 درجات مئوية تحت الصفر، على الرغم من أنه يمكن استخدام البطارية عادة، إلا أن درجة الحرارة المنخفضة ستقلل بشكل كبير من كفاءة الشحن.
فيما يتعلق بالادعاء بأن فوسفات الحديد الليثيوم غير مناسبة للحرارات المنخفضة في الشتاء، ستتدهور بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم أكثر من بطاريات الليثيوم ثلاثية التركيب ، ولكن ليس بكميات كبيرة. في نفس الظروف، سينخفض مدى المركبة التي تحمل بطارية ليثيوم ثلاثية التركيب بنسبة 25% بسبب انخفاض درجات الحرارة الشتوية. بالمقارنة، قد يصل تأثير بطارية إلى 30%. هذا كل ما بين الاثنين، وليس بمقدار كبير كما يشيع بعض الشائعات على الإنترنت. علاوة على ذلك، الفارق ليس تمامًا بسبب طبيعة البطاريات بحد ذاتها.
كثافة الطاقة
كثافة الطاقة للبطارية هي مؤشر يؤثر على أداء تحمل المركبات ذات الطاقة الجديدة. كثافة الطاقة لخلية بطارية تبلغ حوالي 150 واط-ساعة/كيلوجرام، بينما تكون كثافة الطاقة لخلية بطارية الليثيوم الثلاثية التركيب عمومًا أكثر من 220 واط-ساعة/كيلوجرام. بمعنى آخر، فإن كثافة الطاقة لبطارية الليثيوم الثلاثية التركيب تكون نحو 1.5 مرة أكبر من بطارية فوسفات الحديد الليثيوم بنفس الوزن، مما يمكن أن يجلب تحملًا أطول لمركبات الطاقة الجديدة.
عمر الدورة والعمر الافتراضي لبطاريات الليثيوم تيرنري والفوسفات
عمر دورة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم أفضل من بطارية الليثيوم الثلاثية التركيب. العمر الافتراضي لبطارية الليثيوم الثلاثية التركيب هو 2000 دورة، ولكن القدرة تنخفض إلى 60٪ عندما تصل إلى 1000 دورة. حتى بطارية الليثيوم الثلاثية التركيب لتسلا، واحدة من أفضل بطاريات الصناعة، يمكنها الحفاظ على 70٪ من الطاقة بعد 3000 دورة. بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم يمكنها الحفاظ على سعة 80٪ بعد نفس الدورة.
على عكسها، تتمتع بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بالسلامة، وعمر مُطَوَّل، ومقاومة درجات الحرارة العالية. أما بطاريات الليثيوم الثلاثية التركيب فتتميز بالوزن الخفيف، وكفاءة الشحن العالية، ومقاومة درجات حرارة منخفضة. وبالتالي، يكمن تواجدهما المشترك في قدرتهما المتنوعة على التكيف في الزمان والمكان.
