فى السنوات الاخيرة, كان هناك طلب متزايد على حلول تخزين الطاقة التي تدعم مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والرياح. برزت بطاريات تخزين الطاقة المكدسة كتقنية واعدة لتلبية هذا الطلب.
تتيح أنظمة البطارية المكدسة بطاريات متعددة لتشغيل أجهزة كهربائية متعددة في وقت واحد. هذه البطاريات هي تقنية طاقة متقدمة يمكن توصيلها بالتوازي أو في سلسلة لزيادة السعة أو الجهد. ستأخذك هذه المقالة إلى فهم شامل لبطاريات الليثيوم القابلة للتكديس, بحيث يكون لديك فهم جديد!
أساسيات بطاريات الليثيوم
كيف تعمل بطارية الليثيوم
مبدأ العمل بطاريات الليثيوم ينطوي بشكل أساسي على عملية نقل الشحن. في بطاريات الليثيوم أيون, هناك عمليتان متورطتان: الشحن والتفريغ:
عملية الشحن: عندما يتم شحن بطارية الليثيوم, تنتج الطرف الإيجابي للبطارية أيونات الليثيوم, التي تتحرك بعد ذلك عبر المنحل بالكهرباء إلى الطرف السلبي للبطارية. عادة ما يتكون القطب السلبي من مادة كربون ذات طبقات مع العديد من micropores, وهذه أيونات الليثيوم التي تصل إلى القطب السلبي مضمن في micropores لطبقة الكربون.
عملية التفريغ: عندما يتم تفريغ البطارية, سوف تعود أيونات الليثيوم في القطب السلبي إلى القطب الإيجابي من خلال المنحل بالكهرباء مرة أخرى, وإطلاق الإلكترونات, مما أدى إلى تيار كهربائي. يمكن بعد ذلك استخدام هذا التيار من قبل مجموعة متنوعة من الأجهزة.
تصنيف بطاريات الليثيوم
تنقسم بطاريات الليثيوم بشكل رئيسي إلى فئتين: البطاريات المعدنية الليثيوم وبطاريات ليثيوم أيون.
تستخدم بطاريات الليثيوم المعدنية المعدنية الليثيوم أو سبيكةها كمواد قطبية سالبة, بينما تستخدم بطاريات الليثيوم أيون أكسيد سبيكة الليثيوم كمواد كهربائية موجبة والجرافيت كمواد قطبية سالبة.
وفقا لحالة المنحل بالكهرباء, يمكن أيضًا تقسيم بطاريات ليثيوم أيون إلى بطاريات ليثيوم أيون سائلة, بطاريات البوليمر الليثيوم أيون وبطاريات أيون الصلبة.
ما هي بطارية الليثيوم القابلة للتكديس?
بطارية الليثيوم القابلة للتكديس عبارة عن نظام تخزين للطاقة يتكون عن طريق تكديس وحدات بطارية متعددة معًا. يتم توصيل هذه الوحدات في سلسلة أو موازية لزيادة السعة الكلية والجهد لنظام البطارية. يوفر استخدام وحدات البطارية المتعددة أيضًا التكرار, السماح للنظام بمواصلة التشغيل حتى إذا فشلت وحدة أو أكثر.
مكونات بطارية الليثيوم القابلة للتكديس
تتكون بطارية الليثيوم القابلة للتكديس من عدة مكونات رئيسية, مشتمل:
وحدات البطارية
هذه هي خلايا البطارية الفردية التي تشكل النظام. تحتوي كل وحدة على خلايا بطارية واحدة أو أكثر متصلة معًا في سلسلة أو بالتوازي لإنتاج جهد أو سعة أعلى.
نظام إدارة البطارية (خدمات إدارة المباني)
هذا جهاز يراقب ويتحكم في أداء نظام البطارية. BMS مسؤول عن موازنة شحن وتفريغ كل وحدة بطارية, وكذلك حماية النظام من الشحن الزائد, ارتفاع درجة حرارة الشحن.
العاكس
يقوم هذا الجهاز بتحويل جهد التيار المستمر الذي تم إنشاؤه بواسطة نظام البطارية إلى جهد التيار المتردد يمكن استخدامه لتشغيل المعدات الكهربائية.
نظام التبريد
تولد بطاريات تخزين الطاقة المكدسة الحرارة أثناء التشغيل, لذلك هناك حاجة إلى نظام تبريد للحفاظ على درجة الحرارة في نطاق آمن.
كيف تعمل بطارية الليثيوم القابلة للتكديس?
تعمل بطاريات تخزين الطاقة المغطاة بتخزين الطاقة الكهربائية في شكل طاقة كيميائية. عندما يتم شحن البطارية, التفاعل الكيميائي داخل وحدة البطارية يخلق فرقًا محتملًا بين المحطات الإيجابية والسلبية. يتم الحفاظ على هذا الاختلاف المحتمل حتى يتم تفريغ البطارية, عند هذه النقطة ، ينعكس التفاعل الكيميائي ويتم إطلاق الكهرباء.
يلعب نظام إدارة البطارية دورًا حيويًا في ضمان شحن وحدة البطارية وتفريغها بطريقة متوازنة ومراقبة. إذا كانت وحدة بطارية واحدة أو أكثر, ستقوم BMS تلقائيًا بضبط شحن وحدات الوحدات الأخرى تلقائيًا للحفاظ على التوازن.
مزايا بطاريات الليثيوم القابلة للتكديس
سعة كبيرة:
عن طريق تكديس وحدات البطارية المتعددة, يمكنك الحصول على قدرة تخزين طاقة أكبر لتلبية متطلبات الأجهزة ذات الطاقة العالية أو الاستخدام طويل الأجل.
ناتج الطاقة العالية:
يتيح تصميم المكدس توصيل وحدات بطارية متعددة بالتوازي لتوفير إخراج طاقة أعلى, وهو مناسب للسيناريوهات التي تتطلب قوة عالية الفوري.
قابلية التوسع
يمكن لبطاريات الليثيوم القابلة للتكديس إضافة أو إزالة الوحدات حسب الحاجة لتحقيق توسيع النظام المرن وتعديل السعة.
استقرار النظام
يوفر التصميم المكدس توازنًا أفضل في البطارية وإدارة درجة الحرارة, ضمان أداء متوازن لكل وحدة بطارية وتقليل حدوث بقع الحرارة.
استخدام المساحات العالية
يستخدم تصميم المكدس المساحة بشكل فعال ويقلل من بصمة الجهاز, وهو مناسب لسيناريوهات التطبيق حيث تكون المساحة محدودة.
يذكرنا GYCX Solar بأن تصميم وتثبيت نظام البطارية القابل للتكديس يحتاج إلى مراعاة متطلبات اتصال الجهاز بين الوحدات, الإدارة الحرارية, حماية السلامة والجوانب الأخرى لضمان استقرار وسلامة النظام. لذلك, في اختيار واستخدام نظام بطارية الليثيوم القابل للتكديس, يجب اتباع المواصفات والمعايير ذات الصلة, والبحث.
تطبيقات بطاريات الليثيوم القابلة للتكديس
المركبات الكهربائية: تستخدم بطاريات الليثيوم القابلة للتكديس على نطاق واسع في مجال السيارات الكهربائية بسبب كثافة الطاقة العالية وخصائص الحياة الطويلة, والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير من نطاق القيادة وسلامة السيارات الكهربائية.
نظام تخزين الطاقة: في مجال تخزين الطاقة, بطاريات الليثيوم القابلة للتكديس, بفضل كفاءة تخزين الطاقة العالية والأداء المستقر, أصبحوا خيارًا مثاليًا لحل مشكلة تخزين الطاقة والتوازن في أنظمة الطاقة الموزعة, المساعدة في ضمان استقرار وموثوقية نظام الطاقة.
المجال العسكري: بسبب كثافة الطاقة العالية وخصائص الشحن السريع, تلعب بطاريات الليثيوم القابلة للتكديس دورًا لا غنى عنه في المعدات العسكرية, مثل معدات الاتصالات, معدات الرؤية الليلية والطائرات بدون طيار, التي تحتاج إلى توفير دعم طاقة دائم ومستقر.
صناعة الطاقة: في صناعة الطاقة, يتم استخدام بطاريات الليثيوم القابلة للتكديس لتحسين استقرار وموثوقية شبكة الطاقة, من خلال الجمع بين مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية, لتحقيق تخزين الطاقة والتوازن.
عبور السكك الحديدية: أنان ترانزيت السكك الحديدية, يتم استخدام بطاريات الليثيوم القابلة للتكديس لتحسين توفير الطاقة والأداء البيئي لمركبات نقل السكك الحديدية, مثل مصدر الطاقة لمركبات النقل بالسكك الحديدية, استبدال محركات الديزل التقليدية.
مستهلكى الكترونيات: من الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة وجميع أنواع الأجهزة التي يمكن ارتداؤها, توفر بطاريات الليثيوم القابلة للتكديس إمدادات طاقة دائمة ومستقرة لهذه الأجهزة.
الفضاء الجوي: في قطاع الطيران, تعتبر بطاريات الليثيوم القابلة للتكديس مثالية لقوة الطائرات المساعدة بسبب كثافة الطاقة العالية وخصائصها الخفيفة الوزن.
معدات طبية: تستخدم بطاريات الليثيوم القابلة للتكديس على نطاق واسع في مجال المعدات الطبية, مثل آلات B-ultrasound, آلات تخطيط القلب, إلخ., التي تحتاج إلى توفير دعم للطاقة مستقرة.
بطاريات الليثيوم القابلة للتكديس لديها مجموعة واسعة من التطبيقات, بدءا من تخزين الطاقة إلى الأجهزة الإلكترونية الشخصية, إظهار أهميتها في التكنولوجيا والصناعة الحديثة
توقعات سوق بطارية الليثيوم القابلة للتكديس في 2024
توقعات حجم سوق بطارية الليثيوم القابلة للتكديس
توقعات السوق لبطاريات الليثيوم القابلة للتكديس في 2024 تبدو مشرقة جدا. من المتوقع أن يصل حجم سوق تخزين طاقة بطارية الليثيوم العالمي 235 جيجاوات ساعة, مما يشير إلى أن الطلب على بطاريات الليثيوم سيستمر في النمو. بالدولار, من المتوقع أن تصل $40 مليار, أعلى 14% منذ عام. من المتوقع أن يحافظ الطلب العالمي على بطاريات الليثيوم على معدل نمو أكثر من 30%.
تقدم تقنية بطارية الليثيوم القابلة للتكديس
من المتوقع أن يحافظ اتجاه استهلاك الطاقة لعملية بطارية الليثيوم على انخفاض مطرد في السنوات القادمة, مما سيجعل الإنتاج أكثر ملاءمة للبيئة وربما يقلل من تكاليف الإنتاج. هذا يعني أيضًا أنه مع تحسين التكنولوجيا وتحسين أساليب الإنتاج, ستكون منتجات بطارية الليثيوم المستقبلية أكثر فأكثر.
اتجاه التنمية في المستقبل
وفقا للتقرير, سوق البطاريات المحمولة العالمية يستحق $10.8 مليار في 2020 ومن المتوقع أن تنمو إلى $27.5 مليار بواسطة 2030, مع معدل نمو سنوي مركب من 10.4% من 2021 ل 2030. البطاريات القابلة للتكديس تقع في قلب صناعة البطاريات المحمولة, وعلى هذا النحو, من المتوقع أن ينمو سوقهم بشكل كبير.
الاهتمام بتقنيات الطاقة البديلة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح هو عامل مهم آخر في تطوير البطاريات المكدسة. تولد مصادر الطاقة المتجددة كهرباء متقطعة يمكن تخزينها باستخدام البطاريات المكدسة. فضلاً عن ذلك, مع تزايد شعبية الشبكات الذكية والشبكات الصغيرة, من المتوقع أن تلعب البطاريات المكدسة دورًا مهمًا في دمج الطاقة المستدامة في الشبكة. يمكنهم أيضًا توفير طاقة احتياطية في حالة فشل الشبكة أو انقطاع التيار الكهربائي.
خاتمة
ختاماً, في حين أنه من الممكن تكديس البطاريات للتخزين, يجب النظر في عدة عوامل واحتياطات. من المهم تقييم نوع وحالة الشحن للبطارية واتخاذ احتياطات السلامة اللازمة.
إذا كان لديك بطارية الليثيوم القابلة للتكديس الاحتياجات, يمكنك الاتصال بنا في GYCX الشمسية, أخصائي في الصناعة منفردا يمكنه مساعدتك في إقران تخزين البطارية مع نظامك. اختر أفضل حل للطاقة الشمسية لمنزلك أو عملك.
