طاقة جديدة ، مستقبل جديد: التغييرات التي تجلبها بطاريات السيارات الكهربائية

تعتمد السيارة الكهربائية ، التي يشار إليها عادة باسم BEV ، فقط على البطاريات كمصدر للطاقة. بمجرد شحنها عن طريق توصيلها بمصدر كهربائي ، تقوم هذه البطاريات بتحويل الطاقة الكهربائية المخزنة إلى طاقة فعلية قابلة للقيادة تعمل على تشغيل السيارة. لا تستخدم BEVs محركات الاحتراق الداخلي ، لذا لا تنتج انبعاثات ، مما يجعلها صديقة للبيئة ؛ ومع ذلك ، لا يزال نطاق القيادة ووقت الشحن عقبات رئيسية ؛ يستكشف الباحثون حاليا تقنيات البطاريات المبتكرة لزيادة أداء وراحة السيارات الكهربائية.

بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) هي تقنية بطارية ليثيوم أيون ناشئة تستخدم على نطاق واسع في تطبيقات السيارات الكهربائية. إنها توفر ثباتا وأمانا حراريا أعلى مقارنة بالأنواع الأخرى من بطاريات الليثيوم أيون ، مما يمنحها ميزة للاستخدام في هذا المجال بالذات. تعمل بشكل مشابه لبطاريات الليثيوم أيون الأخرى عن طريق تخزين وإطلاق الطاقة من خلال حركة أيونات الليثيوم بين الأقطاب الموجبة والسالبة. ومع ذلك ، فإن مادة الكاثود - فوسفات الحديد الليثيوم - لا تطلق الأكسجين في درجات حرارة عالية حتى لا تسبب خطر نشوب حريق أو انفجار!

هناك أنواع مختلفة من البطاريات المستخدمة في السيارات الكهربائية ، كل منها يقدم خصائص أداء وسيناريوهات تطبيقات محددة. فيما يلي بعض الأمثلة الشائعة لأنواع بطاريات السيارات الكهربائية:

بطاريات الليثيوم أيون: تعد بطاريات الليثيوم أيون EV حاليا أكثر أنواع البطاريات استخداما نظرا لكثافة الطاقة العالية ودورة الحياة الطويلة ومعدلات التفريغ الذاتي المنخفضة نسبيا. علاوة على ذلك ، يتم شحن بطاريات الليثيوم أيون بسرعة دون تأثير الذاكرة أو تأخيرها.

بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم: توفر بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم أمانا واستقرارا استثنائيين بسبب عدم إطلاق الأكسجين عند ارتفاع درجة الحرارة ؛ ومع ذلك ، عادة ما يكون لهذه الخلايا كثافة طاقة أقل.

بطارية الحالة الصلبة: بطاريات الحالة الصلبة هي تقنية مبتكرة لبطارية EV تستخدم الشوارد الصلبة بدلا من الشوارد السائلة التقليدية لزيادة السلامة وكثافة الطاقة ؛ ومع ذلك ، لا يزال البحث والتطوير بشأنها في مراحله المبكرة.

المكثفات الفائقة: على الرغم من أنها ليست بطاريات من الناحية الفنية ، إلا أن المكثفات الفائقة يمكنها تخزين وإطلاق كميات كبيرة من الطاقة بسرعة - وهي قدرة تجعلها مثالية للسيارات الكهربائية التي تتطلب تسارعا سريعا.

تعد معايير السلامة لبطاريات السيارات الكهربائية حاسمة في ضمان تشغيلها الآمن ، والتي تغطي كل جانب من جوانب تصميمها وتصنيعها واستخدامها والتخلص منها. قد تشمل المعايير في مرحلة تصميم البطارية التصميم الهيكلي وتصميم نظام الإدارة الحرارية. بينما يمكن أن تشمل معايير التصنيع اختيار المواد وعمليات الإنتاج وما إلى ذلك. ويمكن أن تشمل المعايير في مرحلة الاستخدام إدارة شحن/تفريغ البطاريات، وإدارة درجة الحرارة ومعايير التخلص؛ ويمكن أن تشمل معايير مرحلة التخلص معايير إعادة التدوير / إعادة الاستخدام. تهدف هذه المعايير إلى منع ارتفاع درجة حرارة البطارية والشحن الزائد وظروف التفريغ الزائد التي قد تؤدي إلى تدهور الأداء أو حوادث السلامة. كما أنها تأخذ العوامل البيئية في الاعتبار من خلال تشجيع المواد القابلة لإعادة التدوير أو الصديقة للبيئة في تصميمات السيارات الكهربائية لتقليل تأثيرها على الكوكب.