1. كثافة الطاقة:

تعد كثافة الطاقة مقياسًا رئيسيًا لقياس قدرة تخزين الطاقة في البطارية. تحدد بشكل مباشر مقدار الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها ضمن حجم أو وزن معين. في هذا الصدد، تُظهر بطاريات الليثيوم الثلاثية ميزة واضحة. بشكل عام، يمكن أن تصل كثافة طاقة الخلية لبطارية الليثيوم الثلاثية إلى حوالي 200 واط ساعة/كجم، مما يعني أنها يمكن أن تخزن المزيد من الطاقة ضمن حجم أو وزن معين. هذه الخاصية جعلت بطاريات الليثيوم الثلاثية مثالًا ساطعًا في قطاع السيارات الكهربائية، مما أدى إلى إطالة نطاق السيارة بشكل كبير وتلبية الحاجة الملحة للمستهلكين إلى نطاق قيادة أطول. علاوة على ذلك، بالنسبة للمنتجات الإلكترونية المتطورة، تعني كثافة الطاقة العالية لبطاريات الليثيوم الثلاثية أيضًا تصميمات أخف وزنًا وعمر بطارية أطول.

في المقابل، تكون كثافة الطاقة لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم منخفضة نسبيًا، وعادة ما تكون حوالي 110 واط ساعة/كجم. تحد هذه القيمة من أداء بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم في التطبيقات التي تتطلب كثافة طاقة عالية، مثل السيارات الكهربائية، حيث يتأثر النطاق بشكل كبير. ومع ذلك، فإن مزايا بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم في مجالات أخرى تجعلها لا غنى عنها في بعض التطبيقات المحددة.

2. أداء السلامة:

أداء السلامة هو عامل حاسم يجب مراعاته أثناء استخدام البطارية. تُظهر بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم أداءً استثنائيًا في هذا الصدد. تصل درجة حرارة التحلل الحراري لمادة فوسفات الحديد الليثيوم إلى 800 درجة مئوية، مما يعني أنه يتم توليد القليل نسبيًا من الحرارة أثناء الشحن والتفريغ. حتى في ظل الظروف القاسية مثل الشحن الزائد والدائرة القصيرة، تكون بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم أقل عرضة للانهيار الحراري، مما يؤدي إلى مستوى عالٍ نسبيًا من السلامة. أدت هذه الخاصية إلى استخدامها على نطاق واسع في أنظمة تخزين الطاقة والكهرباء المنزلية، مما يقلل بشكل فعال من خطر نشوب حريق وانفجار.

ومع ذلك، تحتوي بطاريات الليثيوم الثلاثية على عناصر معدنية نشطة مثل الكوبالت، مما يؤدي إلى استقرار حراري ضعيف نسبيًا. تبدأ في التحلل عند حوالي 200 درجة مئوية. يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة أو الدائرة القصيرة أو التشغيل غير السليم بسهولة إلى الانهيار الحراري، مما يزيد من خطر نشوب حريق وانفجار. لذلك، يتطلب استخدام بطاريات الليثيوم الثلاثية أنظمة إدارة بطارية أكثر صرامة واحتياطات سلامة معززة لضمان سلامتها.

3. دورة الحياة

دورة الحياة هي مؤشر رئيسي على أداء البطارية على المدى الطويل. في هذا الصدد، تُظهر بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم أداءً فائقًا. نظرًا لهيكل بلوريها المستقر وخصائصها الكهروكيميائية الممتازة، تحافظ بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم على سعة عالية أثناء دورات الشحن والتفريغ، وتحقق دورة حياة تتراوح بين 3500 و 5000 دورة. هذه الخاصية تجعل بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب تشغيلًا مستقرًا وطويل الأجل، مثل أنظمة تخزين الطاقة.

في المقابل، تبلغ دورة حياة بطاريات الليثيوم الثلاثية حوالي 2500 دورة، وتكون قدرتها على التدهور سريعة نسبيًا بعد الاستخدام طويل الأجل. هذا العيب يحد من استخدامها في بعض التطبيقات التي تتطلب تشغيلًا مستقرًا وطويل الأجل. ومع ذلك، من خلال التحسينات التكنولوجية والتحسينات المستمرة، تتحسن دورة حياة بطاريات الليثيوم الثلاثية تدريجيًا، ومن المتوقع أن تحقق أداءً أفضل في هذا المجال في المستقبل.

4. أداء الشحن والتفريغ:

أداء الشحن والتفريغ هو مؤشر رئيسي لسرعة شحن البطارية وقدرة التفريغ. في هذا الصدد، تُظهر بطاريات الليثيوم الثلاثية ميزة واضحة. يمكن لبطاريات الليثيوم الثلاثية أن تمتص وتطلق الطاقة الكهربائية بسرعة، مما يوفر كفاءة شحن عالية ويقلل بشكل كبير من أوقات الشحن، مما يلبي متطلبات أنماط الحياة والإنتاج السريعة. أدت هذه الخاصية إلى استخدامها على نطاق واسع في مجال الشحن السريع للسيارات الكهربائية.

من ناحية أخرى، تكون بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم التقليدية بطيئة نسبيًا في الشحن والتفريغ، مما يتطلب أوقات شحن أطول. ومع ذلك، مع التقدم المستمر للتكنولوجيا، يتحسن أداء الشحن السريع لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم تدريجيًا.

5. أداء درجات الحرارة المنخفضة:

أداء درجات الحرارة المنخفضة هو مقياس لقدرة البطارية على العمل في بيئات درجات الحرارة المنخفضة. تُظهر بطاريات الليثيوم الثلاثية أداءً متميزًا في هذا الصدد. حتى في درجات الحرارة المنخفضة التي تصل إلى -30 درجة مئوية، يمكنها الحفاظ على سعة تفريغ معينة، مما يضمن القيادة لمسافات طويلة للسيارات الكهربائية في الشتاء. أدت هذه الخاصية إلى تطبيقها على نطاق واسع في المناطق الباردة.

من ناحية أخرى، تعاني بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم من تدهور كبير في الأداء في درجات الحرارة المنخفضة، حيث تبلغ درجة حرارة التشغيل القصوى عادة حوالي -20 درجة مئوية. في بيئات درجات الحرارة المنخفضة، تنخفض سعة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم وتبطئ سرعات الشحن. هذا العيب يحد من تطبيقها في المناطق الباردة. ومع ذلك، من خلال البحث والتطوير والتحسينات التكنولوجية المستمرة، يتحسن أداء درجات الحرارة المنخفضة لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم تدريجيًا.

6. منحنى التفريغ:

يصف منحنى التفريغ التغيرات في الجهد أثناء عملية التفريغ. في هذا الصدد، تتمتع بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم وبطاريات الليثيوم الثلاثية بخصائص مختلفة. يحتوي منحنى التفريغ لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم على مناطق مميزة ذات جهد عالٍ وهضبة وجهد منخفض، مما يجعل من الصعب على المستخدمين تحديد الشحن المتبقي بدقة من قراءة الجهد. لذلك، يتطلب نظام إدارة البطارية لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم خوارزميات أكثر تعقيدًا لتقدير الشحن المتبقي.

منحنى التفريغ لبطاريات الليثيوم الثلاثية سلس نسبيًا، مما يسهل على المستخدمين تحديد مستوى الشحن من الجهد. ومع ذلك، في السعي لتحقيق كثافة طاقة عالية، يمثل ضمان التحكم المستقر في التفريغ تحديًا لتكنولوجيا إدارة البطارية. لذلك، عند استخدام بطاريات الليثيوم الثلاثية، يلزم وجود نظام إدارة بطارية أكثر تطوراً لضمان التفريغ المستقر والدقيق.

باختصار، تتمتع بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم وبطاريات Li(NiCoMn)O₂ بمزايا في أبعاد متعددة، بما في ذلك كثافة الطاقة والسلامة ودورة الحياة وأداء الشحن والتفريغ وأداء درجات الحرارة المنخفضة ومنحنى التفريغ. عند اختيار البطارية، من الضروري مراعاة العوامل المختلفة بشكل شامل بناءً على سيناريو التطبيق المحدد والاحتياجات لاختيار النوع الأكثر ملاءمة للبطارية.