تحتاج حزم بطاريات الليثيوم لتخزين طاقة الخلايا إلى خلايا متطابقة

بطارية ليثيوم لتخزين طاقة الخلية يتم بناء المنتجات من الخلية إلى أعلى. قبل أن تحتوي الحزمة على مبيت أو لوحة تحكم أو موصل، فإنها تحتوي على مجموعة من الخلايا الفردية، ويحدد تنسيق تلك الخلايا كيفية وضع الوحدة النهائية. تؤدي كل من الخلايا الأسطوانية والخلايا المنشورية وتنسيق 21700 إلى بنية حزمة مختلفة، والطريقة التي يتم بها تجميع الخلايا تحدد الجهد والسعة والاتساق للبطارية التي يتم شحنها. تسرد فئة بطاريات Zinntu منتج خلية أسطوانية، ومنتج خلية موشورية، ومنتج خلية 21700 جنبًا إلى جنب، مما يجعل تنسيق الخلية نقطة انطلاق عملية.

يقوم تنسيق الخلية بتعيين تخطيط الحزمة

الخلية الأسطوانية عبارة عن لفافة من طبقات القطب الكهربائي محكمة الغلق في علبة معدنية ذات أبعاد موحدة. يأتي اسم 21700 من حجمه، حيث يبلغ قطره 21 ملم وطوله 70 ملم، وهو أكبر من 18650 الأقدم ويحمل سعة أكبر لكل خلية. نظرًا لأن كل خلية أسطوانية صغيرة، فإن بطارية الليثيوم لتخزين طاقة الخلية المبنية على هذا التنسيق عادةً ما تحتوي على عشرات أو مئات الخلايا، وتزداد السعة الإجمالية مع عدد الخلايا.

وتأخذ الخلية المنشورية المسار المعاكس. تحتوي قشرتها المستطيلة المسطحة، والتي غالبًا ما تكون من الألومنيوم، على سعة أكبر بكثير في وحدة واحدة، لذا فإن الحزمة ذات الحجم المماثل تستخدم عددًا أقل من الخلايا، وعددًا أقل من التوصيلات، ومكدسًا أكثر انتظامًا. تترك الخلايا المستديرة فجوات بينها يمكن استخدامها لتدفق الهواء أو الهيكل، في حين تملأ العبوة المنشورية حجمها بشكل كامل. ويتبع الاختيار بينهما المساحة المتاحة والسعة المستهدفة وطريقة تجميع العبوة وصيانتها.

مجموعة السلسلة والمتوازية تحدد الجهد والسعة

يتم دمج الخلايا في اتجاهين. توصيل الخلايا على التوالي يضيف جهدها، وتوصيلها على التوازي يضيف قدراتها. يصف الاختصار 14S4P 14 خلية متسلسلة و4 خلايا متوازية.

خذ خلية بطارية افتراضية بقوة 21700 بجهد اسمي يبلغ 3.6 فولت وسعة 4.0 أمبير. يعطي ترتيب 14S4P 50.4 فولت و16 أمبير، أو حوالي 806 واط. يمكن أيضًا تجميع نفس 806 واط في الساعة كـ 7S8P، مما يعطي 25.2 فولت و32 أمبير. عدد الخلايا متطابق في كلتا الحالتين. ما يتغير هو الجهد الذي تراه المعدات المتصلة والتيار الذي تحمله الأسلاك، حيث أن الحزمة بنصف الجهد تحمل حوالي ضعف التيار لنفس الطاقة. في بطارية الليثيوم لتخزين طاقة الخلية، تعد هذه العملية الحسابية هي الخطوة الأولى في تحديد الحجم، وهي تشرح سبب إمكانية الوصول إلى رقم إجمالي واحد للطاقة من خلال عدة مجموعات تناسب الفولتية المختلفة للنظام.

تحافظ الخلايا المتطابقة على عمل المجموعة معًا

تحمل الخلايا في سلسلة متسلسلة نفس التيار، وبالتالي فإن الخلية ذات السعة الأقل تصل إلى الامتلاء أو الفارغة قبل الخلايا الأخرى وتحدد السعة القابلة للاستخدام للسلسلة بأكملها. تشترك الخلايا الموجودة في المجموعة المتوازية في نفس الجهد، بينما تأخذ الخلية ذات المقاومة الداخلية الأقل حصة أكبر من التيار.

تحصل بطارية الليثيوم لتخزين طاقة الخلية على اتساقها من تصنيف الخلايا، وهو فرز الخلايا حسب السعة والمقاومة الداخلية والجهد قبل تجميعها في مجموعة. تميل الخلايا من نفس دفعة الإنتاج ذات القياسات المتقاربة إلى التقدم في السن بمعدلات مماثلة، مما يحافظ على سلوك المجموعة موحدًا طوال فترة خدمتها. وبالتالي فإن الأرقام على مستوى الخلية، مثل السعة المقدرة والجهد الاسمي والمقاومة الداخلية، تصف بطارية الليثيوم لتخزين طاقة الخلية بشكل أكثر دقة من رقم سعة الحزمة الواحدة.

يعمل نفس المنطق من خلال كل بطارية ليثيوم لتخزين الطاقة الخلوية، سواء كانت تستخدم خلية بطارية بسعة 21700 أو خلية موشورية. تركز الخلية المنشورية الكبيرة سعة أكبر في وحدة واحدة، وبالتالي فإن التطابق بين عدد قليل من الخلايا يحمل وزنًا أكبر، في حين أن العديد من الخلايا الأسطوانية الصغيرة تنشر اختلاف أي خلية مفردة عبر مجموعة أكبر.

الاتصالات تحمل التيار بين الخلايا

في بطارية الليثيوم لتخزين طاقة الخلايا الأسطوانية، يتم عادةً ربط كل خلية بشرائط النيكل أو قضبان التوصيل عن طريق اللحام النقطي، ويضيف كل لحام مقاومة صغيرة للمسار الحالي. تحافظ اللحامات المنتظمة على انتشار التيار بالتساوي عبر مجموعة متوازية، ويقوم الحاملون بتثبيت كل خلية في موضعها.

تستخدم العبوات المنشورية قضبان توصيل أكبر يتم تثبيتها على الأطراف عن طريق اللحام بالليزر أو البراغي، ويحمل الإطار الخلايا تحت ضغط الضوء، حيث أن الخلية المنشورية تتوسع قليلاً أثناء دورانها. يجب أن يحافظ الإطار على المكدس بقوة مع ترك مساحة لهذه الحركة.

في كلا الصيغتين أ بطارية ليثيوم لتخزين طاقة الخلية تكون موحدة مثل طريقة ربط خلاياها، ولهذا السبب يتم تحديد تنسيق الخلية وتجميعها وطريقة الاتصال معًا عند تكوين بطارية تخزين.