هل يمكن توصيل بطاريات الليثيوم ذات السعات المختلفة بالتوازي؟

يعد توصيل بطاريات الليثيوم بالتوازي ممارسة شائعة لتحقيق جهد وسعة أعلى، وتستخدم على نطاق واسع في تطبيقات مثل الأدوات الكهربائية والمركبات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة. ومع ذلك، من الناحية العملية، ليست كل البطاريات مناسبة للتوصيل المتوازي المباشر. على وجه التحديد، عندما تختلف سعات البطاريات أو عندما تكون المعلمات الأخرى غير متناسقة، يمكن أن يكون هناك العديد من مشكلات السلامة المحتملة. لذلك، فإن فهم العوامل التي يجب مراعاتها عند توصيل بطاريات الليثيوم بالتوازي أمر ضروري.

1. المتطلبات الأساسية لتوصيل بطاريات الليثيوم بالتوازي

العامل الأكثر أهمية عند الاتصال بطاريات الليثيوم بالتوازي هو ضمان اتساق معلمات البطارية. وتشمل هذه المعلمات:

• السعة: تشير السعة إلى كمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها. يمكن للبطاريات ذات السعة الأعلى أن توفر أوقات تشغيل أطول، ولكن قد تختلف خصائص الشحن والتفريغ عن تلك ذات السعة الأصغر.
• جهد الدائرة المفتوحة: جهد الدائرة المفتوحة هو جهد البطارية عند عدم توصيل أي حمل. يجب أن يكون للبطاريات المتصلة على التوازي نفس جهد الدائرة المفتوحة أو جهد دائرة مفتوحة متشابه جدًا. خلاف ذلك، يمكن أن تحدث تيارات غير متوازنة بين البطاريات، مما قد يؤدي إلى الشحن الزائد أو التفريغ الزائد.
• المقاومة الداخلية: تشير المقاومة الداخلية إلى مقاومة تدفق التيار داخل البطارية. البطاريات ذات المقاومة الداخلية الأعلى تولد المزيد من الحرارة وقد تتسبب في ارتفاع درجة الحرارة، مما يؤثر على عمر البطارية وسلامتها.

يجب توصيل البطاريات على التوازي فقط عندما تكون هذه المعلمات متشابهة قدر الإمكان، مما يضمن أن يكون التوصيل المتوازي آمنًا وفعالًا في تحسين أداء النظام.

2. المشكلات المحتملة في توصيل البطاريات ذات السعات المختلفة بالتوازي

عندما تختلف سعات البطاريات، حتى لو كانت المعلمات الأخرى متشابهة، يمكن أن تنشأ عدة مشاكل محتملة، كما هو موضح أدناه:

1. اختلال التوازن أثناء الشحن
   إذا كانت البطاريات المتوازية ذات سعات مختلفة، فإن البطاريات ذات السعة الأصغر ستشحن أسرع من البطاريات ذات السعة الأكبر. قد يؤدي ذلك إلى وصول البطاريات الأصغر سعة إلى الشحن الكامل أولاً، مما يجعلها في حالة شحن زائد. يؤدي الشحن الزائد إلى زيادة في إلكتروليت البطارية وقد يسبب تفاعلات جانبية، مما قد يؤدي إلى تقادم البطارية أو يسبب تسرباً أو حتى يؤدي إلى حريق أو انفجار. يزداد خطر الشحن الزائد إذا لم تكن البطاريات مزودة بدائرة حماية (BMS). حتى مع وجود دائرة حماية، قد يستمر الشحن الزائد للبطارية الصغيرة لفترات طويلة، مما يؤدي إلى تفاعلات كيميائية داخل البطارية قد تعرض سلامتها للخطر.
2. اختلال التوازن أثناء التفريغ
   أثناء التفريغ، تستنفد البطاريات ذات السعة الأصغر طاقتها بشكل أسرع من البطاريات ذات السعة الأكبر. نتيجة لذلك، قد تصبح البطاريات الأصغر حجماً مفرطة التفريغ، مما يقلل بشكل كبير من عمرها الافتراضي ويمكن أن يسبب تسرباً أو تلفاً. إذا ظلت البطارية في حالة التفريغ الزائد لفترة طويلة، فقد تحدث تغيرات كيميائية داخلية، مما قد يؤدي إلى نشوب حريق أو انفجار.
3. انخفاض عمر البطارية
   يؤدي الشحن الزائد المستمر أو التفريغ الزائد إلى تقصير عمر البطارية بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للاختلالات في الجهد والتيار أثناء دورات الشحن والتفريغ أن تقلل من كفاءة الشحن، مما يؤثر بشكل أكبر على أداء البطارية وعمرها الافتراضي.

3. قضايا السلامة والمخاطر

يمكن أن يؤدي توصيل البطاريات ذات السعات المختلفة على التوازي إلى مخاطر جسيمة تتعلق بالسلامة. يمكن أن يؤدي الشحن الزائد أو التفريغ الزائد للبطارية في وقت قصير إلى ارتفاع درجة الحرارة أو التورم أو التسرب أو حتى الانفجار. إذا تم الحصول على البطاريات من بنوك الطاقة المفككة، فقد تكون المعلمات (مثل السعة والجهد والمقاومة الداخلية) غير متناسقة، ومن غير الواضح ما إذا كانت البطاريات مزودة بدوائر حماية، مما يزيد من مخاطر استخدامها. لذلك، يُنصح بشدة بعدم تجميع هذه البطاريات لاستخدامها بنفسك لتجنب مخاطر السلامة المحتملة.

4. كيف تتجنب مخاطر السلامة؟

لتجنب مخاطر السلامة عند التوصيل بطاريات الليثيوم بسعات مختلفة بالتوازي، يوصى بالتدابير التالية:

1. ضمان اتساق معلمات البطارية: تأكد من أن السعة وجهد الدائرة المفتوحة والمقاومة الداخلية للبطاريات المتوازية متشابهة قدر الإمكان. إذا أمكن، اختر بطاريات من نفس الطراز ومن نفس دفعة الإنتاج.
2. تركيب دائرة حماية (BMS): يمكن لنظام إدارة البطارية (BMS) مراقبة عملية الشحن والتفريغ بشكل فعال، مما يمنع الشحن الزائد والتفريغ الزائد والسخونة الزائدة وغيرها من المشاكل. من أجل السلامة، يوصى بأن تكون جميع حزم البطاريات مزودة بدائرة حماية.
3. تحقق بانتظام من حالة البطارية: قم بفحص جهد البطارية ودرجة حرارتها وحالتها التشغيلية بانتظام للتأكد من أن البطاريات ليست مفرطة الشحن أو مفرطة التفريغ وأنه لا يحدث أي انتفاخ أو تسرب.
4. تجنب البطاريات ذاتية التجميع: إذا كان مصدر البطاريات غير واضح أو إذا كنت غير متأكد مما إذا كانت البطاريات تحتوي على دوائر حماية، فمن الأفضل تجنب تجميعها ذاتيًا. خاصةً إذا كانت البطاريات مفككة، فقد لا تكون مقاومتها الداخلية وسعتها متناسقة، مما قد يشكل مخاطر كبيرة.

5. الخاتمة

على الرغم من أن التوصيل بطاريات الليثيوم يمكن أن يؤدي توصيل البطاريات على التوازي إلى زيادة السعة وطاقة الخرج لحزمة البطارية، فمن الضروري التأكد من أن معلمات البطاريات متناسقة لمنع الاختلالات التي قد تؤدي إلى مشاكل في السلامة. يعد استخدام دائرة الحماية أمرًا ضروريًا عند توصيل البطاريات بالتوازي، حيث إنها تساعد على منع الشحن الزائد والإفراط في التفريغ والمخاطر الأخرى، مما يضمن سلامة حزمة البطارية. لتجنب المخاطر المحتملة على السلامة، يوصى بشدة بعدم تجميع البطاريات ذات السعات المختلفة، خاصة عندما يكون مصدر البطارية غير واضح. من خلال التصميم والإدارة المناسبين، يمكن ضمان استقرار وسلامة نظام البطارية.