لماذا لا يمكن تخزين بطاريات الليثيوم مشحونة بالكامل؟ ما هي طريقة التخزين الصحيحة؟

السبب الرئيسي وراء ذلك بطاريات الليثيوملا ينبغي تخزين البطارية مشحونة بالكامل، لأنها تتعرض باستمرار لإجهاد كهربائي عالٍ عند شحنها بالكامل. قد يتسبب هذا الإجهاد في تلف لا يمكن إصلاحه لمواد الأقطاب الكهربائية والإلكتروليت، مما يؤدي في النهاية إلى تقصير عمر البطارية بشكل كبير، بل وقد يُشكل مخاطر على السلامة.

عند اكتمال الشحن، ينتقل عدد كبير من ذرات الليثيوم من القطب الموجب إلى القطب السالب، مما يؤدي إلى ارتفاع حالة أكسدة مادة القطب الموجب. ويؤدي ذلك إلى انخفاض حاد في استقرار بنيتها البلورية، واستمرار هذه الحالة لفترة طويلة يتسبب مباشرةً في تشقق جزيئات القطب الموجب وتفتتها، مما يؤدي إلى انخفاض دائم في سعتها. في الوقت نفسه، تقترب كمية الليثيوم المُدخلة في القطب السالب من التشبع عند اكتمال الشحن. إذا كانت درجة حرارة بيئة التخزين مرتفعة، فإن أيونات الليثيوم تميل إلى الترسيب على سطح القطب السالب، مُشكلةً تفرعات ليثيوم إبرية الشكل. تستمر هذه التفرعات في النمو وقد تخترق في النهاية الفاصل الداخلي للبطارية، مما يُسبب قصرًا كهربائيًا داخليًا، ويؤدي إلى انتفاخ البطارية وارتفاع درجة حرارتها، وفي الحالات الشديدة، إلى خطر نشوب حريق. بالإضافة إلى ذلك، يُسرّع الجهد العالي عند اكتمال الشحن من أكسدة وتحلل الإلكتروليت. ستؤدي الغازات والشوائب الناتجة عن التحلل إلى زيادة المقاومة الداخلية للبطارية، مما يزيد من تفاقم تدهور السعة ومشاكل الانتفاخ.

يركز الحل الأمثل لتخزين بطاريات الليثيوم على تثبيت الحالة الكيميائية للبطارية وإبطاء معدلات التفاعلات الداخلية. وعلى وجه التحديد، ينبغي مراعاة النقاط الرئيسية التالية: أولاً، التحكم بدقة في الشحنة المخزنة. بطاريات الليثيوم الشائعة، مثل بطاريات الليثيوم الثلاثية و بطاريات فوسفات الحديد الليثيوميُفضل تخزين البطاريات في نطاق شحن متوسط ​​يتراوح بين 40% و60%. ضمن هذا النطاق، تكون الحالة الكيميائية للإلكترود أكثر استقرارًا، مما يمنع تلف الإجهاد الناتج عن الجهد العالي ويتجنب تخميل الإلكترود السالب الناتج عن مستوى شحن أقل من 20%، والذي قد يؤثر على أداء الشحن والتفريغ اللاحق. إذا كانت البطارية ستُخزن لفترة طويلة، يُنصح بشحنها إلى حوالي 50% قبل فصلها للتخزين. لا تُخزن البطاريات أبدًا عند مستوى شحن منخفض.<20٪ لفترات طويلة.

تُعدّ درجة حرارة التخزين عاملاً حاسماً. البيئة المثالية هي مكان جاف بدرجة حرارة الغرفة تتراوح بين 0 و25 درجة مئوية. درجات الحرارة المرتفعة (أكثر من 35 درجة مئوية) تُسرّع التفاعلات الكيميائية الداخلية بشكل كبير، مما يُؤدي إلى انخفاض سريع في سعة البطارية؛ بينما درجات الحرارة المنخفضة (أقل من 0 درجة مئوية)، على الرغم من أنها تُبطئ التفاعل مؤقتًا، إلا أنها تزيد من المقاومة الداخلية للبطارية وقد تُتلف الإلكتروليت، مما يجعلها غير مناسبة للتخزين طويل الأمد. ونظرًا لأن بطاريات الليثيوم تُظهر تفريغًا ذاتيًا طفيفًا حتى في وضع الخمول، يُنصح بفحص مستوى الشحن المتبقي كل شهر إلى ثلاثة أشهر للأجهزة مثل السيارات الكهربائية والبطاريات الاحتياطية التي تُخزّن لفترات طويلة. إذا انخفض مستوى الشحن إلى أقل من 40%، فيجب إعادة شحنه إلى نطاق 40-60% قبل استكمال التخزين.

عند التخزين، انتبه أيضًا لما يلي: حافظ على البيئة جافة وتجنب الرطوبة أو الغازات المسببة للتآكل؛ امنع الضغط على البطارية أو صدمها أو تعريضها لأي ضرر مادي آخر؛ لا تقم أبدًا بتفكيك البطارية أو تعديل دائرة الحماية بنفسك، لأن ذلك قد يؤدي إلى تلف آلية الحماية الخاصة بالبطارية ويسبب مخاطر تتعلق بالسلامة.