لماذا تحتاج بطاريات الليثيوم إلى الخضوع لاختبارات التقادم؟

تُعدّ عملية تصنيع بطاريات الليثيوم عملية معقدة، وقد تنطوي على مشكلات خفية مثل نتوءات الأقطاب الكهربائية، والدوائر القصيرة الدقيقة، ونقص الإلكتروليت، وتسرب الغلاف. يصعب اكتشاف هذه المشكلات في البداية، إلا أن اختبارات التقادم - التي تحاكي دورات الشحن والتفريغ - تكشف العيوب بسرعة. فعلى سبيل المثال، ترتفع درجة حرارة البطاريات التي تعاني من دوائر قصيرة دقيقة، ويقلّ حجمها بشكل حاد أثناء دورات الشحن والتفريغ، مما يسمح برفضها مبكرًا ويمنع وصول المنتجات غير المطابقة للمواصفات إلى السوق.

في البطاريات الجديدة، تتشكل طبقة غير مستقرة من طبقة التفاعل بين الإلكتروليت والقطب الكهربائي (SEI). خلال اختبارات التقادم، تُعزز عملية الشحن والتفريغ تكوين بنية طبقة SEI متجانسة وكثيفة ومستقرة. يُقلل هذا الاستقرار من التدهور غير المبرر في السعة أثناء الاستخدام اللاحق، ويضمن بقاء معايير البطارية، مثل السعة والجهد، ضمن النطاقات المقبولة، مما يضمن اتساق المنتج.

من خلال محاكاة سيناريوهات الاستخدام الواقعية - مثل درجات الحرارة المتغيرة ومعدلات الشحن والتفريغ - أثناء دورات التقادم، يمكن رصد معدل تدهور سعة البطارية وزيادة المقاومة الداخلية. وهذا يُمكّن من تقدير كل من عمر الدورة وعمر التخزين، مما يوفر بيانات الأداء لتطبيقات الاستخدام النهائي (مثل أنظمة تخزين الطاقة) وضمان تلبية البطاريات لمتطلبات الاستخدام طوال فترة عمرها المصممة.

قد تُظهر البطاريات التي تنطوي على مخاطر محتملة على السلامة، مثل الشوائب الداخلية أو العيوب الهيكلية، مشاكلَ كارتفاع غير طبيعي في درجة الحرارة، وتمدد الغاز، وتقلبات الجهد أثناء اختبارات التقادم. يُمكن للكشف المبكر عن هذه المخاطر أن يمنع وقوع حوادث السلامة، بما في ذلك الهروب الحراري والحرائق، وبالتالي يضمن سلامة المستخدم.