عند الشحن باستخدام مصدر طاقة، يجب ضبط الجهد والتيار بدقة لكل تركيبة كيميائية للبطارية. يوضح الجدول أدناه كيف تتطلب أنواع الليثيوم المختلفة جهد شحن فريدًا لتحسين الأداء والسلامة.
متغير كيمياء البطارية | الجهد الاسمي (الخامس) | أقصى جهد للشحن (فولت) |
|---|---|---|
بطارية ليثيوم LCO | 3.6 | 4.2 |
بطارية ليثيوم NMC | 3.7 | 4.2 |
بطارية ليثيوم LMO | 3.7 | 4.2 |
بطارية ليثيوم LiFePO4 | 3.2 | 3.65 |
يمكنك تحسين سلامة البطارية وإطالة عمرها من خلال مراقبة درجة الحرارة والجهد أثناء الشحن. يتيح لك التحكم اليدوي ضبط الشحن باستخدام مصدر طاقة لبطاريات الليثيوم، أو الرصاص الحمضي، أو النيكل كادميوم، أو النيكل هيدريد المعدني، ولكن يجب أن تبقى متيقظًا طوال العملية.
الوجبات السريعة الرئيسية
اضبط الجهد والتيار بدقة لكل نوع بطارية لضمان شحن آمن وفعال. تحقق دائمًا من ورقة بيانات البطارية للتأكد من صحة القيم.
راقب درجة الحرارة والجهد والتيار بدقة أثناء الشحن لمنع الشحن الزائد والسخونة الزائدة والتلف. استخدم نظام إدارة البطارية (BMS) لبطاريات الليثيوم.
اشحن البطاريات في مكان جيد التهوية، ولا تتركها دون مراقبة. اتبع معايير السلامة، وأوقف الشحن عندما ينخفض التيار إلى حوالي 3% من قيمته المقدرة.
الجزء 1: الشحن باستخدام مصدر الطاقة
1.1 شحن ليثيوم أيون
عند شحن بطاريات أيونات الليثيوم، يجب استخدام تحكم دقيق. يتطلب الشحن باستخدام مصدر طاقة ضبط حدود الجهد والتيار لكل خلية. بالنسبة لمعظم بطاريات أيونات الليثيوم، مثل بطاريات الليثيوم NMC وبطاريات الليثيوم LCO وبطاريات الليثيوم LMO، يجب ضبط جهد الشحن الكامل على 4.20 فولت لكل خلية. بطارية ليثيوم LiFePO4اضبط الجهد على 3.65 فولت لكل خلية. تحقق دائمًا من ورقة بيانات البطارية للتأكد من الجهد الصحيح.
يجب اتباع طريقة التيار الثابت والجهد الثابت. ابدأ بضبط التيار على معدل شحن آمن، عادةً بين 0.5 و1 سيلسيوس. على سبيل المثال، إذا كانت سعة بطاريتك 10 أمبير/ساعة، فاضبط التيار على 5-10 أمبير. مع شحن البطارية، يرتفع الجهد. عندما يصل الجهد إلى حد الشحن الكامل، ينتقل مصدر الطاقة إلى وضع الجهد الثابت. سينخفض التيار تدريجيًا. يجب إيقاف الشحن عندما ينخفض التيار إلى حوالي 3% من التيار المُصنّف. هذا يضمن شحن البطارية بالكامل دون شحن زائد.
⚠️ تلميح: لا تدع أي خلية تتجاوز جهدها الأقصى. قد يؤدي الشحن الزائد لبطاريات أيونات الليثيوم إلى اشتعال حراري أو حريق أو انفجار. استخدم نظام إدارة البطارية (BMS) لتحقيق التوازن في الخلايا والحماية.
يجب مراقبة درجة الحرارة والجهد والتيار طوال العملية. قد يُسبب شحن بطاريات أيونات الليثيوم في درجات حرارة أقل من الصفر تلفًا دائمًا. تحتوي معظم بطاريات أيونات الليثيوم على ميزات أمان مدمجة، مثل أجهزة PTC وCID وفتحات التهوية، ولكن لا يجب الاعتماد عليها وحدها. يبلغ معدل الفشل الموثق لبطاريات أيونات الليثيوم حوالي واحد من كل 200,000، وغالبًا ما يكون ذلك بسبب عيوب داخلية. استخدم دائمًا خلايا عالية الجودة وذات علامة تجارية للتطبيقات المهمة في طبي, الروبوتات, أمن, بنية التحتيةو الالكترونيات الاستهلاكية.
خطوة | اكشن | أيقونة |
|---|---|---|
1 | ضبط الجهد | 4.20 فولت/خلية (NMC، LCO، LMO)، 3.65 فولت/خلية (LiFePO4) |
2 | تعيين الحالي | 0.5C–1C (بناءً على سعة البطارية) |
3 | شاشة عرض | الجهد، التيار، درجة الحرارة |
4 | إنهاء الرسوم | عندما ينخفض التيار إلى 3% من القيمة المقدرة |
5 | سلامة | لا تتجاوز الجهد أبدًا، استخدم نظام إدارة البطارية (BMS)، وتجنب درجات الحرارة تحت الصفر |
تجنب ترك بطاريات الليثيوم أيون دون مراقبة أثناء الشحن. استخدم دائمًا منطقة جيدة التهوية، واتبع معايير السلامة مثل IEC 61851 وUL وISO 26262.
1.2 شحن حمض الرصاص
يمنحك الشحن باستخدام مصدر طاقة مرونةً عند استخدام بطاريات الرصاص الحمضية. يجب حساب جهد الشحن بناءً على عدد الخلايا. لبطارية ١٢ فولت نموذجية (٦ خلايا)، اضبط الجهد على ١٤.٤٠ فولت (٢.٤٠ فولت لكل خلية). اختر تيار شحن يتراوح بين ١٠٪ و٣٠٪ من السعة الاسمية للبطارية. لبطارية ١٠٠ أمبير/ساعة، اضبط التيار بين ١٠ أمبير و٣٠ أمبير.
يجب استخدام طريقة التيار المستمر والجهد الثابت. ابدأ بالتيار المستمر حتى يصل جهد البطارية إلى نقطة الضبط. ثم ينتقل مصدر الطاقة إلى الجهد الثابت، وينخفض التيار تدريجيًا. يجب إيقاف الشحن عندما ينخفض التيار إلى حوالي 3% من السعة المقدرة، أو بعد 16-24 ساعة إذا استقر التيار عند مستوى منخفض. للصيانة، يمكنك استخدام شحنة عائمة بجهد حوالي 2.25 فولت لكل خلية.
🔍 ملحوظة: تستفيد بطاريات الرصاص الحمضية من معادلة الشحنات. في بعض الأحيان، يمكنك زيادة الجهد بنسبة 10% فوق القيمة الموصى بها لفترة قصيرة لموازنة الخلايا وعكس عملية الكبريتات. راقب درجة الحرارة بدقة أثناء هذه العملية.
التحكم في درجة الحرارة أمر بالغ الأهمية. كل ارتفاع بمقدار 8 درجات مئوية يُقلل من عمر البطارية إلى النصف. احرص دائمًا على الشحن في منطقة جيدة التهوية لمنع تراكم الغازات. تتطلب بطاريات الرصاص الحمضية المُحكمة الإغلاق، مثل AGM وVRLA، تحكمًا دقيقًا في الجهد لتجنب تراكم الغازات وفقدان الماء.
نوع البطارية | إجراءات الشحن خطوة بخطوة | مقاييس الأداء الرئيسية |
|---|---|---|
حمض الرصاص | ١. احسب جهد الشحن حسب عدد الخلايا (مثال: ٢.٤٠ فولت لكل خلية). ٢. اضبط جهد مصدر الطاقة وفقًا لذلك (مثال: ١٤.٤٠ فولت لست خلايا). ٣. اختر تيار شحن بين ١٠٪ و٣٠٪ من السعة المقدرة (معدل الشحنة الموجبة). ٤. راقب درجة الحرارة والجهد والتيار أثناء الشحن. ٥. أوقف الشحن عندما ينخفض التيار إلى حوالي ٣٪ من السعة المقدرة أو بعد ١٦-٢٤ ساعة إذا وصل التيار إلى أدنى مستوى له. ٦. شحن عائم اختياري عند حوالي ٢.٢٥ فولت/خلية. ٧. معادلة الشحن بزيادة الجهد بنسبة ١٠٪ فوق الموصى به، مع ضبط التوقيت بدقة. | الجهد لكل خلية: 2.40 فولت (شحن كامل)، جهد التعويم: ~2.25 فولت/خلية، تيار الشحن: 10-30% من السعة المقدرة، إنهاء الشحن: يتم تقليل التيار إلى 3% أو الحد الزمني 16-24 ساعة |
يجب الالتزام بمعايير السلامة، مثل لائحة الأمم المتحدة الاقتصادية لأوروبا رقم 100 ومعايير UL. تتطلب هذه المعايير مقاومة عزل أعلى من 1 ميغا أوم، بالإضافة إلى الحماية من الحريق والانفجار وتسرب الإلكتروليت.
1.3 شحن بطاريات NiCd وNiMH
يتطلب شحن بطاريات النيكل-كادميوم وبطاريات النيكل-هيدريد المعدني نهجًا مختلفًا. لا يمكن الاعتماد على الجهد الكهربائي وحده للكشف عن الشحن الكامل. بدلًا من ذلك، يُنصح باستخدام مراقبة درجة الحرارة، أو كشف دلتا الخامس السالب (NDV)، أو المؤقتات.
للشحن السريع، اضبط التيار على 1C. على سبيل المثال، يجب شحن بطارية سعتها 2 أمبير/ساعة بجهد 2A. يجب ألا يتجاوز الجهد لكل خلية 1.5 فولت عند 0.1C أو 1.56 فولت عند 1C. مع اقتراب البطارية من الشحن الكامل، يصل الجهد إلى ذروته ثم ينخفض قليلاً (NDV). بالنسبة لبطاريات NiMH، تكون إشارة NDV خافتة، لذا يجب عليك أيضًا مراقبة درجة الحرارة. عادةً ما تشير البطارية الفاترة إلى أنها مشحونة بالكامل.
؟؟؟؟ تلميح: للشحن البطيء، اضبط التيار على ٠.٠٥ سيلسيوس لبطاريات NiMH و٠.١ سيلسيوس لبطاريات NiCd. هذا يحافظ على عمر البطارية دون شحن زائد.
يُنصح باستخدام مؤقت إذا كنت تشحن بسرعات منخفضة، إذ يصبح كشف NDV غير موثوق. انزع البطاريات عند اكتمال شحنها لتجنب الشحن الزائد. بطاريات NiMH أكثر حساسية للشحن الزائد من بطاريات NiCd. قد يزيد الشحن المكثف من السعة بحوالي 6%، ولكنه قد يقلل من عمر دورة البطارية.
الجانب | أيقونة |
|---|---|
طرق الكشف عن الشحنة | دلتا V السالبة (NDV)، عتبات الجهد، مراقبة درجة الحرارة، المؤقتات؛ يكتشف NDV انخفاضًا بمقدار ~5 مللي فولت لكل خلية |
تيارات الشحن النموذجية | الشحن السريع عند 1C (طريقة التفاضل التدريجي)، الشحن البطيء: 0.05C لبطاريات NiMH، 0.1C لبطاريات NiCd |
إعدادات الجهد | الحد الأقصى ~1.5 فولت لكل خلية عند 0.1 درجة مئوية، حتى 1.56 فولت عند تيار شحن 1 درجة مئوية |
تقنيات الشحن | الشحن التفاضلي المتدرج: الشحن السريع الأولي، فترات الراحة، تخفيضات التيار حتى الشحن الكامل |
مخاطر الشحن الزائد | بطارية NiMH حساسة للشحن الزائد؛ يتم ضبط الشحن البطيء على مستوى منخفض لتجنب التلف؛ بطارية NiCd أكثر تسامحًا |
نصائح عملية | راقب درجة الحرارة (يشير الفاتر إلى الشحن الكامل)، وقم بتقدير وقت الشحن، ثم قم بإزالة البطاريات عند اكتمال الشحن |
يجب عليك دائمًا شحن بطاريات النيكل في مكان جيد التهوية. لا تترك البطاريات دون مراقبة أثناء الشحن. اتبع معايير UL وIEC للسلامة.
📋 معايير الصناعة:
تحدد معايير ISO 26262، واللائحة رقم 100 للجنة الاقتصادية لأوروبا التابعة للأمم المتحدة، وIEC 61851، وUL، وSAE، معايير مقاومة العزل، والحماية من الشحن الزائد، والسلامة الميكانيكية.
تساعدك هذه المعايير على ضمان الشحن الآمن باستخدام مصدر طاقة لجميع تركيبات البطاريات.
إذا كنت بحاجة إلى حلول بطارية مخصصة للمشروعات الصناعية أو الطبية أو الروبوتية أو البنية التحتية، فيمكنك استشر خبرائنا للحصول على نصائح مخصصة.
الجزء الثاني: شحن أنواع مختلفة من البطاريات - اعتبارات رئيسية
2.1 إعدادات الجهد والتيار
يجب ضبط الجهد والتيار بدقة لكل تركيبة كيميائيّة للبطارية لضمان شحن آمن وفعال. بالنسبة لبطاريات الليثيوم، مثل بطارية الليثيوم NMC، وبطارية الليثيوم LCO، وبطارية الليثيوم LMO، وبطارية الليثيوم LiFePO4، يعتمد نطاق الجهد ومعدل الشحنة الموصى بهما على التركيب الكيميائي والاستخدام. يلخص الجدول أدناه المعايير النموذجية:
كيمياء | نطاق الجهد (الخامس) | السعة الاسمية (آه) | شحن بمعدل C | جهد الشحن الكامل (فولت/خلية) |
|---|---|---|---|---|
المركز الوطني للاعلام | 2.7-4.2 | 0.74 | 1 | 4.20 |
LCO | 3.2-4.2 | 2.1 | 1 | 4.20 |
LMO | 3.0-4.2 | 1.5 | 1 | 4.20 |
LiFePO4 | 2.0-3.65 | 1.1 | 1-8 | 3.65 |
يجب عليك دائمًا مراجعة ورقة بيانات البطارية للتأكد من جهد الشحن الكامل الصحيح والتيار الموصى به. بالنسبة لبطاريات الرصاص الحمضية، اضبط جهد الشحن على 2.40 فولت لكل خلية، واختر تيارًا يتراوح بين 10% و30% من السعة المقدرة. بالنسبة لبطاريات النيكل والكادميوم والنيكل والهيدروجين، استخدم تيار شحن قدره 1C للشحن السريع، وراقب الشحن الكامل باستخدام درجة الحرارة أو دلتا فولت السالبة.
⚡ تلميح: التحليل الإحصائي لمنحنيات الجهد والتيار، مثل المتوسط والإنتروبيايساعدك على تتبع حالة البطارية وتحسين بروتوكولات الشحن. يكشف تحليل السعة المتزايدة (ICA) عن أنماط التدهور ويدعم الصيانة التنبؤية.
2.2 المراقبة والسلامة
يجب مراقبة البطاريات عن كثب أثناء الشحن لمنع الشحن الزائد أو ارتفاع درجة الحرارة أو اختلال توازن الخلايا. استخدم مستشعرات درجة الحرارة للكشف عن أي ارتفاعات غير طبيعية، خاصةً في بطاريات الليثيوم. بالنسبة لبطاريات الليثيوم، يُعد نظام إدارة البطارية ضروريًا لتوازن الخلايا وحمايتها.
اشحن البطاريات دائمًا في منطقة جيدة التهوية، ولا تتركها دون مراقبة. استخدم معدات حماية مثل الصمامات وأجهزة الفصل الحراري. بالنسبة لبطاريات الليثيوم، تجنب الشحن عند درجة حرارة أقل من 0 درجة مئوية أو أعلى من 45 درجة مئوية. بالنسبة لبطاريات الرصاص الحمضية، راقب تراكم الغاز. بالنسبة لبطاريات النيكل، استخدم مؤقتات أو أجهزة فصل حراري لإنهاء الشحن عند الشحن الكامل.
قائمة مرجعية سريعة للشحن اليدوي الآمن
قم بضبط الجهد والتيار وفقًا لكيمياء البطارية وورقة البيانات.
قم بمراقبة درجة الحرارة والجهد والتيار أثناء الشحن.
استخدم نظام إدارة البطاريات (BMS) لمجموعات بطاريات الليثيوم.
قم بإنهاء الشحن عند جهد الشحن الكامل وعندما ينخفض التيار إلى 3% من القيمة المقدرة.
قم بشحن البطاريات في بيئة آمنة وجيدة التهوية.
قم بتطبيق المعادلة أو التوازن حسب الحاجة.
يجب عليك فهم المتطلبات الفريدة للبطاريات المختلفة قبل شحنها. الشحن اليدوي ينطوي على مخاطر، خاصةً لبطاريات الليثيوم. تساعد معدات المراقبة والسلامة المستمرة على منع الأعطال. تُظهر دراسة حالة بحرية أن تتبع حالة البطاريات يمكن أن يجنب الحوادث الخطرة. استخدم دائمًا قائمة التحقق المرجعية السريعة وراجع إرشادات الشركة المصنعة. للحصول على حلول بطاريات مخصصة، اتصل بخبرائنا.
الأسئلة الشائعة
1. كيف تقوم بشحن بطارية الليثيوم بأمان باستخدام مصدر الطاقة؟
يمكنك تحديد حدود الجهد والتيار بناءً على بيانات البطارية. راقب درجة الحرارة دائمًا واستخدم نظام إدارة البطارية (BMS) لموازنة الخلايا وحمايتها.
2. ما هو الخطر الرئيسي عند شحن مجموعات بطاريات الليثيوم NMC يدويًا؟
قد يؤدي الشحن الزائد أو تجاوز حدود الجهد إلى خلل حراري. يجب استخدام تحكم دقيق في الجهد ومراقبة كل خلية أثناء العملية.
3. أين يمكنك الحصول على حلول بطارية الليثيوم المخصصة للمشاريع الصناعية؟
يمكنك contact Large Power للحصول على استشارة من الخبراء وحلول مخصصة لحزمة بطاريات الليثيوم لاحتياجات عملك.
