شحن بطارية الليثيوم بشاحن حمض الرصاص: المخاطر

عندما يتعلق الأمرشحن بطارية الليثيوم، السلامة هي الأولوية القصوى. كثيرًا ما يسأل العديد من المستخدمين، الذين يبحثون عن الراحة أو توفير التكاليف: "هل يمكنني شحن بطارية الليثيوم باستخدام شاحن حمض الرصاص-؟"

الجواب هو لا نهائيا.على الرغم من أن كليهما قد يبدو كمصادر طاقة قياسية، إلا أن الخوارزميات المطلوبة لشحن بطارية الليثيوم تختلف بشكل أساسي عن تلك المستخدمة في كيمياء حمض الرصاص. لن يؤدي استخدام المعدات الخاطئة إلى تقصير عمر البطارية فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى مخاطر نشوب حريق خطيرة.

لضمان السلامة-سواء كنت تتعامل مع أيون الليثيوم القياسي- أو أيون محددبطارية LiFePO4الشحن-من الضروري فهم هذه الفجوات الفنية. هذا الدليل سوف يتعمق في السببشواحن الرصاص-الحمضيةفهي قاتلة لبطاريات الليثيوم وتساعدك على اختيار حل الشحن الصحيح لنظامك.

هل يمكنك شحن بطارية الليثيوم باستخدام شاحن حمض الرصاص؟

لا يوصى مطلقًا بفعل ذلك-فإنه أمر خطير للغاية!

على الرغم من أنه في بعض حالات الطوارئ قد يظهر شاحن حمض الرصاص-.شحن بطارية الليثيوم، الخوارزميات الشحنوالمبادئ الفنية الأساسية للاثنين مختلفة تمامًا. باستخدام أومن ثم يمكن أن يؤدي شاحن الرصاص-الحمضي لبطارية الليثيوم إلى عواقب وخيمة.

1. عدم تطابق وضع الشحن (الخوارزمية).

• بطاريات الليثيوم:استخدم ملف شحن CC/CV (تيار ثابت / جهد ثابت). بمجرد وصول البطارية إلى الجهد المحدد مسبقًا، يتضاءل تيار الشحن بسرعة ثم يتوقف لحماية البطارية.
• بطاريات الرصاص-الحمضية:ينقسم الشحن إلى مراحل متعددة. وأخطر ما في الأمر هو أن أجهزة شحن حمض الرصاص-تتضمن عادةً مرحلة "الشحن العائم". تتطلب بطاريات الرصاص الحمضية- تيارًا صغيرًا مستمرًا للحفاظ على الجهد الكهربي، لكن بطاريات الليثيوم لا يمكنها تحمل هذا الجهد المستمر، مما قد يؤدي إلى زيادة شحن الخلايا وتلفها.

2. "وضع إزالة الكبريت" القاتل

وهذا هو الجانب الأكثر خطورة. تم تجهيز العديد من شواحن حمض الرصاص- الحديثة بوظيفة إزالة الكبريت النبضي، والتي ترسل نبضات ذات جهد عالي- (أحيانًا تصل إلى 15–16 فولت أو أكثر) لاستعادة بطاريات الرصاص-الحمضية.

• يمكن لهذه النبضات ذات الجهد العالي- أن تخترق على الفور دوائر حماية BMS (نظام إدارة البطارية) لبطارية الليثيوم، مما يتسبب في احتراق المكونات الإلكترونية وترك البطارية بدون أي وظائف حماية.

3. خطر الانفلات الحراري (خطر خطير على السلامة)

نظرًا لأن شاحن حمض الرصاص-لا يتم إيقاف تشغيله بالكامل بعد شحن بطارية الليثيوم بالكامل (أثناء انتظار الدخول إلى مرحلة الشحن العائم)، تظل البطارية تحت جهد كهربائي مرتفع لفترة ممتدة. يمكن أن يتسبب ذلك في تكوين تشعبات الليثيوم داخل البطارية، وفي الحالات الشديدة قد يؤدي إلى انفلات حراري، مما قد يؤدي إلى نشوب حريق أو حتى انفجار.

ملخص و توصية:

• استخدم دائمًا شاحنًا مخصصًا:يجب شحن بطاريات الليثيوم (مثل LiFePO₄ أو الليثيوم الثلاثي) بشاحن مصمم خصيصًا لكيمياء الليثيوم.
• التحقق من تقييمات الجهد:حتى عند استخدام شاحن الليثيوم، تأكد من أن جهد الشاحن يتطابق تمامًا مع حزمة البطارية (على سبيل المثال، 12 فولت، أو 24 فولت، أو 36 فولت، أو 48 فولت).

نصائح:في بعض الأنظمة الأساسية، قد لا تزال ترى بعض منتجات بطاريات الرصاص-الحمضية تحمل التصنيف "متوافق مع بطاريات الليثيوم." ومع ذلك، فإن هذا الادعاء ليس دقيقا.

تختلف بطاريات الرصاص-والليثيوم بشكل أساسي في خوارزميات الشحن ونطاقات الجهد الكهربي واستراتيجيات الحماية. يمكن خلطها مباشرة بسهولةيؤدي إلى معلمات الشحن غير متطابقة. يعد سوء الاستخدام هذا أحد الأسباب الرئيسية وراء تقادم العديد من بطاريات الليثيوم قبل الأوان أو فشلها!

CC/CV مقابل المرحلة-المتعددة: فهم خوارزميات الشحن

تم تصميم CC/CV خصيصًا لبطاريات الليثيوم، في حين تم تصميم -الشحن متعدد المراحل لبطاريات الرصاص-الحمضية.

إن الخلط بين الاثنين يشبه توصيل جهاز كمبيوتر يتطلب تنظيمًا دقيقًا للجهد بمصدر طاقة عالي الجهد-غير مستقر-إنها وصفة لكارثة.

خوارزمية شحن بطارية الليثيوم: CC/CV (التيار المستمر / الجهد المستمر)

بطاريات الليثيوم حساسة للغاية وتتطلب عملية شحن دقيقة للغاية.

• مرحلة CC (التيار المستمر):عندما تكون حالة شحن البطارية منخفضة، يقوم الشاحن بتوفير تيار ثابت. خلال هذه المرحلة، يرتفع الجهد تدريجيًا-بشكل مشابه لملء دلو فارغ بالماء بسرعة.
• مرحلة السيرة الذاتية (الجهد المستمر):بمجرد وصول جهد البطارية إلى الحد الأعلى (على سبيل المثال، 4.2 فولت لكل خلية)، يتوقف الشاحن عن زيادة الجهد ويحافظ بدلاً من ذلك على جهد ثابت، بينما يتضاءل تيار الشحن ببطء. عندما ينخفض ​​التيار إلى ما يقرب من الصفر، يتوقف الشحن تمامًا.
• النقطة الرئيسية:بعد شحن بطارية الليثيوم بالكامل، يجب فصلها عن الشحن الإضافي؛ لا يسمح بتطبيق الجهد المستمر.

خوارزمية شحن البطارية الحمضية-الرصاص: شحن متعدد-المراحل

تعتبر بطاريات الرصاص الحمضية- قوية نسبيًا، ولكنها تعاني من التفريغ الذاتي-، ولهذا السبب يلزم إجراء عملية شحن أكثر تعقيدًا ومتعددة-لأعمال الصيانة.

المرحلة 1: السائبة (الشحن الحالي-العالي)

على غرار مرحلة CC، تقوم هذه المرحلة بشحن البطارية إلى حوالي 80٪ من سعتها.

المرحلة الثانية: الامتصاص

وبالمقارنة بمرحلة السيرة الذاتية، تعمل هذه المرحلة على زيادة السعة المتبقية تدريجيًا.

المرحلة 3: التعويم - مصدر الخطر

هذا هو الفرق الرئيسي. بعد شحن بطارية الرصاص-الحمضية بالكامل، لا يتم إيقاف تشغيل الشاحن. وبدلاً من ذلك، فإنه يحافظ على جهد منخفض ويستمر في توفير الطاقة. يُعرف هذا بالشحن العائم، والذي يستخدم للتعويض عن التفريغ الذاتي الطبيعي-لبطاريات الرصاص-الحمضية.

المرحلة الرابعة: المعادلة (الموازنة / إزالة الكبريت) - الخطر القاتل

تقوم بعض أجهزة الشحن بتطبيق نبضات الجهد العالي-بشكل دوري لإزالة تراكم الكبريتات على ألواح البطارية.

الصراع الأساسي: لماذا لا يمكن تبديلهما

لماذا يؤدي وضع إزالة الكبريت في شواحن حمض الرصاص إلى قتل بطاريات الليثيوم؟

بعبارات بسيطة، "وضع إزالة الكبريت" يُطلق عليه اسم "القاتل" لبطاريات الليثيوم لأنه يصدر نبضات ذات جهد كهربائي عالي- لا تستطيع بطاريات الليثيوم تحملها.

1. ما هو وضع إزالة الكبريت؟ ("علاج" بطاريات الرصاص-الحمضية)

بمرور الوقت، تعمل بطاريات الرصاص الحمضية- على تكوين بلورات كبريتات الرصاص المتصلبة على الألواح (الكبريت)، مما يقلل من سعة البطارية. ولمعالجة هذه المشكلة، تم تجهيز العديد من أجهزة شحن حمض الرصاص-بوضع إزالة الكبريت أو الإصلاح.

• مبدأ:يُصدر الشاحن نبضات عالية التردد-والجهد-عالية (أحيانًا بجهد لحظي يصل إلى 16 فولت، أو 20 فولت، أو حتى أعلى) في محاولة لفصل البلورات عن بعضها من خلال "الاهتزاز الكهربائي".

2. لماذا يعتبر "سمًا" لبطاريات الليثيوم؟

إن بنية وكيمياء بطاريات الليثيوم تجعلها حساسة للغاية للجهد. يمكن أن يؤدي وضع إزالة الكبريت إلى تدمير بطاريات الليثيوم بطريقتين:

أ. الانهيار الفوري لنظام BMS (نظام إدارة البطارية)

يوجد داخل كل بطارية ليثيوم لوحة حماية (BMS). تحتوي المكونات الإلكترونية الموجودة في نظام إدارة المباني (مثل الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة) علىحد الجهد المقنن.

• عاقبة:إن نبضات الجهد العالي- الصادرة من وضع إزالة الكبريت- من شاحن حمض الرصاص تتجاوز بكثير تفاوت نظام إدارة المباني (BMS). إنه مثل مصباح كهربائي بقوة 220 فولت يتعرض فجأة لجهد 1000 فولت-وسيحترق نظام إدارة المباني على الفور. بمجرد فشل نظام إدارة المباني، تفقد البطارية الشحن الزائد وأنظمة حماية الدائرة القصيرة-، مما يحولها إلى جهاز خطير وغير محمي.

ب. الضرر القسري للبنية الكيميائية للخلية

تتمتع بطاريات الليثيوم بحدود شحن صارمة للغاية (على سبيل المثال، يجب ألا تتجاوز الخلايا الفردية 4.2 فولت أو 3.65 فولت).

• عاقبة:حتى لو نجا نظام إدارة المباني بأعجوبة، فإن نبضات الجهد العالي{0}}تجبر أيونات الليثيوم على ضرب القطب الموجب بسرعات غير طبيعية، مما يتسبب في تكوينشجيرات الليثيوم (مسامير معدنية صغيرة). يمكن لهذه المسامير أن تخترق الفاصل بين الأنود والكاثود، مما يؤدي إلى حدوث دوائر قصيرة داخلية،الأمر الذي قد يؤدي إلى اشتعال-ذاتي أو حتى انفجار.

يعتقد العديد من المستخدمين: "لقد قمت بشحنه لفترة من الوقت ولم تنفجر البطارية، لذا يجب أن يكون الأمر على ما يرام، أليس كذلك؟"

الحقيقة هي: غالبًا ما يكون الضرر كامنًا ولا رجعة فيه.ربما يكون وضع إزالة الكبريت قد جعل نظام إدارة المباني غير مستقر للغاية أو ألحق الضرر بالخلايا الداخلية. قد تحدث الكارثة فقط أثناء عملية الشحن التالية أو إذا تعرضت البطارية لصدمة.

خطر "الشحن العائم" على عمر بطارية الليثيوم

تعويم الشحنهي عملية قياسية لشواحن الرصاص-الحمضية، ولكن بالنسبة لبطاريات الليثيوم، فإنها تعمل كسم مزمن، مما يؤدي بشكل أساسي إلى تقصير عمر البطارية.

ما هو الشحن العائم؟

تتميز بطاريات الرصاص-الحمضية بمعدل تفريغ ذاتي-مرتفع نسبيًا. لذلك، بعد شحن البطارية بالكامل، لا يقوم شاحن الرصاص-بحمض الرصاص بقطع الطاقة. بدلا من ذلك، فإنه يحافظ علىتيار صغير وجهد ثابتلضمان بقاء البطارية فيشحن كامل بنسبة 100%.

لماذا لا تحتاج بطاريات الليثيوم إلى الشحن العائم؟

تتميز بطاريات الليثيوم بكيمياء مستقرة جدًا ومعدل تفريغ ذاتي- منخفض للغاية. بمجرد شحنها بالكامل، فإنها لا تحتاج إلى أي تيار إضافي للحفاظ على قدرتها.

مبدأ الليثيوم: توقف عن الشحن بمجرد امتلاءه (قطع-إيقاف).

ثلاثة أضرار رئيسية للشحن العائم لبطاريات الليثيوم

أ. تحلل الإلكتروليت المتسارع (التحلل الكيميائي)

تكون بطاريات الليثيوم أكثر عرضة للخطر عندما تكون مشحونة بالكامل (الجهد العالي). يجبر الشحن العائم البطارية على البقاء عند الحد الأقصى لجهد القطع لفترات طويلة.

• عاقبة:تتسبب بيئة الجهد العالي-المطولة هذه في تحلل الإلكتروليت الداخلي للبطارية كيميائيًا، مما يؤدي إلى توليد الغاز وزيادة المقاومة الداخلية.هذا هو السبب في أن العديد من بطاريات الليثيوم التي يساء استخدامها مع الشاحن الخاطئ تؤدي إلى التورم ("النفخ").

ب. نمو التشعبات الليثيوم

تحت الضغط المستمر للشحن العائم، قد تتراكم أيونات الليثيوم على سطح الأنود، وتشكل إبرة-مثل البلورات المعدنية المعروفة باسم "التشعبات الليثيوم."

• عاقبة:يمكن لهذه البلورات الحادة أن تخترق الفاصل الداخلي للبطارية تدريجيًا. بمجرد اختراق الفاصل، تحدث دوائر قصيرة داخلية، مما يؤدي إلى الهروب الحراري ومن المحتمل أن يتسبب في تلف البطاريةتشتعل فيها النيران أو تنفجر.

ج. تقليل دورة الحياة

يتم تحديد عمر بطارية الليثيوم من خلال دورات الشحن الخاصة بها. يؤدي الشحن العائم إلى دوران البطارية بشكل متكرر بين عمليات التفريغ الصغيرة والشحنات الصغيرة-.

• عاقبة:على الرغم من أن كل تهمة فردية صغيرة،تؤدي هذه التقلبات الطفيفة-طويلة الأمد إلى استنفاد المواد النشطة في الخلايا تدريجيًامما يؤدي إلى فقدان سريع للقدرة. قد تواجه البطارية التي تم تصنيفها في الأصل لمدة 5 سنوات انخفاضًا كبيرًا في النطاق خلال 1-2 سنوات بسبب الشحن العائم لفترة طويلة.

الاختلافات الفنية الرئيسية بين شواحن بطاريات الرصاص-الحمضية والليثيوم

العواقب المحددة لخلط شواحن البطاريات المختلفة

من أجل سلامة بطاريتك، قم بالتبديل إلى شاحن LiFePO₄ المخصص على الفور. [انقر لعرض سلسلة Copow المخصصة]

هل يمكنك شحن بطارية lifepo4 باستخدام شاحن بطارية الليثيوم؟

لا ينصح بالقيام بذلك؛ وينبغي تجنب خلط أجهزة الشحن.

بالرغم منبطارية LiFePO4تنتمي بطاريات الليثيوم القياسية إلى عائلة بطاريات الليثيوم، وتختلف خصائص جهدها بشكل كبير.قد يؤدي استخدام الشاحن الخاطئ إلى تلف البطارية أو منعها من الشحن بالكامل.

1. قطع الجهد غير المتطابق (السبب الأكثر أهمية)

هذا هو السبب المباشر لتلف البطارية:

• بطاريات الليثيوم القياسية (ثلاثية الليثيوم-أيون):عادةً ما يكون جهد الشحن الكامل-لكل خلية 4.2 فولت.
• بطاريات LiFePO₄:عادةً ما يكون جهد الشحن الكامل-لكل خلية 3.65 فولت.
• عاقبة:إذا كنت تستخدم شاحن ليثيوم قياسيشحن بطارية LiFePO₄، سيحاول الشاحن رفع الجهد الكهربي إلى 4.2 فولت، مما يتسبب في الشحن الزائد الشديد. في حين أن LiFePO₄ آمن نسبيًا وغير عرضة للاشتعال،يمكن أن يؤدي الشحن الزائد إلى التورم وفقدان سريع للسعة وحتى فشل البطارية بالكامل.

2. الاختلافات الهيكلية في حزم البطاريات 12 فولت

بالنسبة لحزم البطاريات الشائعة بقدرة 12 فولت، تختلف التكوينات الداخلية تمامًا:

• 12 فولت LiFePO4:يتكون عادةً من 4 خلايا متسلسلة (4S)، بجهد شحن كامل - يبلغ 14.6 فولت.
• ليثيوم قياسي 12 فولت (ليثيوم-أيون):يتكون عادةً من 3 خلايا متسلسلة (3S)، بجهد شحن كامل - يبلغ 12.6 فولت.

مواقف محرجة عند خلط أجهزة الشحن

• استخدام شاحن 12.6 فولت على بطارية 14.6 فولت: لن يتم شحن البطارية بالكامل أبدًا، تصل عادةً إلى حوالي 20٪ إلى 30٪ فقط من سعتها.
• استخدام شاحن 14.6 فولت على بطارية 12.6 فولت:سيتم زيادة الجهد الزائد للبطارية بشدةوفي حالة فشل نظام إدارة البطارية (BMS)، يكون هناك خطر كبير جدًا لحدوث حريق.

3. العبء على BMS (نظام إدارة البطارية)

على الرغم من أن البطاريات عالية الجودة-تحتوي على نظام BMS يمكنه قطع شحن الجهد الزائد بالقوة، إلا أنيعمل BMS كخط أخير للسلامة ولا ينبغي استخدامه كوحدة تحكم في الشحن اليومي.

• يؤدي إجبار الشاحن على "القتال" مع جهد قطع BMS على المدى الطويل إلى تسريع شيخوخة مكونات لوحة الحماية.
• بمجرد فشل نظام إدارة المباني (BMS) وافتقار الشاحن إلى جهد القطع الصحيح، يمكن أن تكون العواقب كارثية.

مقالة ذات صلة:

شرح وقت استجابة BMS: الأسرع ليس دائمًا أفضل

ما هو نظام إدارة البطارية LiFePO4؟

دليل شامل لمواصفات الشحن الحمضي LiFePO4 مقابل الرصاص-.

ملخص: كيفية اختيار شاحن بطارية lifepo4 الصحيح؟

لضمان سلامةشحن بطاريات LiFePO4، فإن اختيار الشاحن لا يتعلق فقط بإمكانية شحن البطارية-، بل يتعلق الأمر أيضًاما إذا كانت مواصفاتها دقيقة ومتوافقة.

1. تأكد من أن خوارزمية الشحن هي CC/CV

بطاريات LiFePO₄تتطلب منطق شحن التيار المستمر / الجهد المستمر (CC/CV).

• متطلبات:يجب أن يكون الشاحن قادرًا على قطع الخرج تمامًا بمجرد الوصول إلى جهد القطع، أو الدخول في وضع صيانة بسيط للغاية. يجب ألا يتضمن أبدًا نبضات "إزالة الكبريت" ذات الجهد العالي- أو مراحل "الشحن العائم" المستمرة مثل شاحن حمض الرصاص-.

2. تحقق من جهد الخرج الدقيق

• حزمة بطارية 12 فولت (4S): يجب أن يكون خرج الشاحن 14.6 فولت
• حزمة بطارية 24 فولت (8S): يجب أن يكون خرج الشاحن 29.2 فولت
• حزمة بطارية 36 فولت (12 ثانية): يجب أن يكون خرج الشاحن 43.8 فولت
• حزمة بطارية 48 فولت (16 ثانية): يجب أن يكون خرج الشاحن 58.4 فولت

ملحوظة:حتى الفرق بمقدار 0.1 فولت يمكن أن يؤثر على المدى الطويلعمر البطارية lifepo4لذلك يجب أن يكون الجهد متطابقًا بدقة.

3. اختر تيار الشحن المناسب (التيار)

سرعة الشحن تعتمد على التيار.يوصى باتباع إرشادات 0.2 درجة مئوية إلى 0.5 درجة مئوية.

• حساب:بالنسبة للبطارية بسعة 100 أمبير، فإن تيار الشحن الموصى به هو 20 أمبير (0.2 درجة مئوية) إلى 50 أمبير (0.5 درجة مئوية).
• نصيحة:يمكن أن يؤدي التيار العالي جدًا إلى تسخين مفرط وتقصير عمر البطارية، في حين أن التيار المنخفض جدًا سيؤدي إلى أوقات شحن طويلة جدًا.

💡 3 نصائح "تجنب المأزق- عند شراء شاحن بطارية Lifepo4

• تحقق من الملصق:تفضل المنتجات التي تحمل علامة "LiFePO₄ Charger" بوضوح على الغلاف. تجنب ملصقات "شاحن الليثيوم" العامة.
• التحقق من المكونات والقطبية:تأكد من أن موصل الشاحن (على سبيل المثال، قابس Anderson، وموصل الطيران، ومشبك التمساح) يتطابق مع بطاريتك، ولا تقم أبدًا بعكس الأطراف الموجبة والسالبة.
• التحقق من المروحة والتبريد:بالنسبة لشواحن الطاقة العالية-، اختر طرازًا-مزودًا بهيكل من الألومنيوم ومزود بمروحة تبريد نشطة لتشغيل أكثر استقرارًا وأمانًا.

الخيار الأفضل دائمًا هو الشاحن الأصلي الذي توفره الشركة المصنعة للبطارية. تأتي بطاريات Copow LiFePO₄ مزودة بشواحن مصممة خصيصًا لها.