كيف يمكنني قياس سعة حزمة البطارية القابلة للتكديس؟

باعتبارنا موردًا لحزم البطاريات القابلة للتكديس، يعد قياس سعة هذه البطاريات بدقة أمرًا بالغ الأهمية لتطوير المنتج ورضا العملاء. في منشور المدونة هذا، سأشارك الأساليب والاعتبارات المتعلقة بقياس سعة حزم البطاريات القابلة للتكديس.

فهم سعة البطارية

قبل الخوض في طرق القياس، من المهم أن نفهم ما تعنيه سعة البطارية. تشير سعة البطارية إلى مقدار الشحنة الكهربائية التي يمكن للبطارية تخزينها وتوصيلها في ظل ظروف محددة. يتم قياسه عادةً بالأمبير - ساعة (Ah) أو واط - ساعة (Wh). تمثل الأمبير - ساعة مقدار التيار الذي يمكن للبطارية توفيره خلال فترة زمنية، بينما تأخذ الواط - ساعة في الاعتبار جهد البطارية وتوفر قياسًا أكثر شمولاً للطاقة المخزنة.

لماذا يعد قياس القدرة أمرًا مهمًا

بالنسبة لنا كمورد لحزمة البطاريات القابلة للتكديس، يعد القياس الدقيق للسعة أمرًا ضروريًا لعدة أسباب. أولاً، يسمح لنا بالتأكد من أن منتجاتنا تلبي المواصفات التي نطالب بها. يعتمد العملاء على هذه المواصفات لتحديد ما إذا كانت مجموعة البطارية مناسبة لاحتياجاتهم، مثل تشغيل جهازبطارية منزلية قابلة للتكديسأو أنظام تخزين البطارية المنزلية. ثانياً، يساعد في مراقبة الجودة أثناء عملية التصنيع. ومن خلال قياس سعة كل حزمة بطارية، يمكننا تحديد أي وحدات معيبة واتخاذ الإجراءات التصحيحية. وأخيرًا، فهي تمكننا من مقارنة كيميائيات وتصميمات البطاريات المختلفة، وهو أمر مفيد لأغراض البحث والتطوير.

طرق قياس سعة البطارية

1. عد كولومب

يعد عد الكولوم أحد أكثر الطرق شيوعًا لقياس سعة البطارية. تتضمن هذه الطريقة قياس كمية الشحنات المتدفقة داخل وخارج البطارية مع مرور الوقت. يُستخدم عداد كولوم، وهو في الأساس دائرة متكاملة، لقياس التيار المتدفق عبر البطارية. من خلال دمج التيار مع مرور الوقت، يمكننا حساب إجمالي الشحنة المنقولة.

صيغة حساب الكولوم هي (Q=\int_{t_1}^{t_2}I(t)dt)، حيث (Q) هي الشحنة بالكولوم، (I(t)) هو التيار كدالة للوقت، و(t_1) و(t_2) هما وقتا البداية والنهاية للقياس. لتحويل الشحنة من الكولوم إلى أمبير - ساعة، نقسم الشحنة بالكولوم على 3600 (حيث أن 1 Ah = 3600 C).

إحدى مميزات حساب الكولوم هي بساطته. يمكن تنفيذه بسهولة باستخدام متحكم دقيق وجهاز استشعار حالي. ومع ذلك، فإنه يحتوي على بعض القيود. على سبيل المثال، يتطلب قياسًا دقيقًا للتيار، وأي أخطاء في المستشعر الحالي يمكن أن تؤدي إلى حسابات غير دقيقة للسعة. بالإضافة إلى ذلك، فهو لا يأخذ في الاعتبار المقاومة الداخلية للبطارية أو التفريغ الذاتي، مما قد يؤثر على السعة الفعلية المتاحة.

2. الطرق المعتمدة على الجهد

هناك طريقة أخرى لتقدير سعة البطارية وهي قياس جهد البطارية. يرتبط جهد البطارية بحالة الشحن (SOC). ومع تفريغ البطارية، ينخفض ​​جهدها. من خلال إنشاء علاقة بين جهد البطارية وSOC الخاصة بها، يمكننا تقدير السعة المتبقية.

هناك طريقتان رئيسيتان تعتمدان على الجهد: طريقة جهد الدائرة المفتوحة (OCV) وطريقة جهد الدائرة المغلقة (CCV). تقيس طريقة OCV جهد ​​البطارية عندما لا تكون متصلة بأي حمل. هذه الطريقة بسيطة نسبيًا ويمكن أن توفر تقديرًا جيدًا لـ SOC. ومع ذلك، يتطلب الأمر أن تظل البطارية في وضع السكون لفترة معينة من الوقت للوصول إلى OCV مستقر.

تقوم طريقة CCV بقياس جهد البطارية أثناء وجودها تحت الحمل. تعتبر هذه الطريقة أكثر عملية في تطبيقات العالم الحقيقي، ولكنها أكثر تعقيدًا لأن جهد البطارية تحت الحمل يتأثر بعوامل مثل تيار الحمل، والمقاومة الداخلية للبطارية، ودرجة الحرارة.

لاستخدام الأساليب المعتمدة على الجهد بشكل فعال، نحتاج إلى إنشاء منحنى SOC للجهد لكل كيمياء البطارية وتصميمها. ويمكن الحصول على هذا المنحنى من خلال الاختبار التجريبي. من خلال قياس جهد البطارية والرجوع إلى منحنى الجهد SOC، يمكننا تقدير السعة المتبقية.

3. الطرق الهجينة

تجمع الطرق الهجينة بين مزايا حساب الكولوم والطرق المعتمدة على الجهد. على سبيل المثال، يمكننا استخدام عد الكولوم لقياس الشحنة المتدفقة داخل وخارج البطارية، ومن ثم استخدام الطريقة المعتمدة على الجهد لتصحيح أي أخطاء في عد الكولوم. يمكن أن يوفر هذا الأسلوب تقديرًا أكثر دقة لسعة البطارية.

اعتبارات عند قياس حزم البطاريات القابلة للتكديس

1. درجة الحرارة

درجة الحرارة لها تأثير كبير على سعة البطارية. بشكل عام، تنخفض سعة البطارية مع انخفاض درجة الحرارة. وذلك لأن التفاعلات الكيميائية داخل البطارية تتباطأ عند درجات الحرارة المنخفضة. لذلك، عند قياس سعة حزم البطاريات القابلة للتكديس، من المهم التحكم في درجة الحرارة وقياس السعة عند درجة حرارة معينة، مثل 25 درجة مئوية.

2. معدلات الشحن والتفريغ

تؤثر معدلات الشحن والتفريغ أيضًا على سعة البطارية. قد تختلف سعة البطارية عندما يتم شحنها أو تفريغها بمعدل مرتفع مقارنةً بمعدل منخفض. وذلك لأن الشحن والتفريغ عالي السرعة يمكن أن يسبب تسخينًا داخليًا وتأثيرات كهروكيميائية أخرى تقلل من السعة المتاحة. عند تحديد سعة البطارية، نحتاج إلى الإشارة إلى معدلات الشحن والتفريغ التي تم قياس السعة بها.

3. شيخوخة البطارية

مع تقدم عمر البطاريات، تقل قدرتها. ويرجع ذلك إلى عوامل مثل تدهور مواد الإلكترود وتكوين طبقة الطور البيني بالكهرباء الصلبة (SEI). عند قياس سعة حزم البطاريات القابلة للتكديس، نحتاج إلى أن نأخذ في الاعتبار عمر البطارية وتاريخ استخدامها.

استخدام قياسات القدرات في تطوير المنتجات والتسويق

إن القياسات الدقيقة للسعة ليست مهمة فقط لمراقبة الجودة ولكن أيضًا لتطوير المنتجات وتسويقها. في تطوير المنتجات، يمكننا استخدام قياسات السعة لتحسين تصميم البطارية. على سبيل المثال، يمكننا مقارنة كيمياء البطاريات المختلفة ومواد الأقطاب الكهربائية للعثور على المجموعة التي توفر أعلى سعة.

في التسويق، يمكننا استخدام قياسات القدرة لتعزيز منتجاتنابطارية تخزين الطاقة القابلة للتكديسمنتجات. ومن خلال توفير مواصفات دقيقة وموثوقة للسعة، يمكننا بناء الثقة مع عملائنا وتمييز منتجاتنا عن المنافسين.

خاتمة

يعد قياس سعة حزم البطاريات القابلة للتكديس مهمة معقدة ولكنها أساسية بالنسبة لنا كموردين. باستخدام طرق مثل حساب الكولوم، والطرق المعتمدة على الجهد، والطرق الهجينة، ومع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل درجة الحرارة ومعدلات الشحن والتفريغ وعمر البطارية، يمكننا الحصول على قياسات دقيقة للسعة. تعتبر هذه القياسات ضرورية لمراقبة الجودة وتطوير المنتجات والتسويق.

إذا كنت مهتمًا بحزم البطاريات القابلة للتكديس أو لديك أي أسئلة حول قياس سعة البطارية، فنحن نرحب بك للاتصال بنا للشراء وإجراء المزيد من المناقشات. نحن ملتزمون بتقديم منتجات عالية الجودة وخدمة عملاء ممتازة.

مراجع

• ليندن، د.، وريدي، تي بي (2002). دليل البطاريات. ماكجرو - هيل.
• بليت، جي إل (2015). أنظمة إدارة البطارية: المجلد الأول: نمذجة البطارية. آرتك هاوس.