أفضل بطارية ليثيوم لأضواء الطرق الشمسية

مصابيح الطريق الشمسيةأصبحت مصابيح الشوارع الشمسية وسيلة أساسية لإضاءة الطرق في المدن والأرياف. فهي سهلة التركيب، ولا تتطلب سوى الحد الأدنى من الأسلاك، وتحوّل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية والعكس، مما يضفي إشراقًا على الليل. وتلعب بطاريات مصابيح الشوارع الشمسية القابلة لإعادة الشحن دورًا حاسمًا في هذه العملية.

بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية أو الجل القديمة، توفر بطاريات الليثيوم شائعة الاستخدام طاقة نوعية وقدرة نوعية أفضل، كما أنها أسهل في الشحن السريع والتفريغ العميق، ولها عمر أطول، مما ينتج عنه تجربة إضاءة أفضل.

مع ذلك، توجد اختلافات في جودة بطاريات الليثيوم. سنبدأ اليوم بفحص أشكال تغليفها لمعرفة خصائصها وأيها أفضل. تشمل أشكال التغليف الشائعة: التغليف الأسطواني الملفوف، والتغليف المربع المكدس، والتغليف المربع الملفوف.

أولاً: بطارية ملفوفة أسطوانية

هذا تصميم كلاسيكي للبطارية. تتكون الخلية الواحدة بشكل أساسي من قطبين كهربائيين، موجب وسالب، وفاصل، ومجمعات تيار موجبة وسالبة، وصمام أمان، وأجهزة حماية من التيار الزائد، ومكونات عازلة، وغلاف. كانت الأغلفة القديمة تُصنع في الغالب من الفولاذ، ولكن العديد منها يستخدم الآن الألومنيوم.

تتمتع البطاريات الأسطوانية بتاريخ تطوير طويل، ومستوى عالٍ من التوحيد القياسي، وسهولة في توحيد معاييرها داخل الصناعة. كما أن مستوى أتمتة إنتاج الخلايا الأسطوانية أعلى من أنواع البطاريات الأخرى، مما يضمن كفاءة إنتاج عالية وتجانسًا في الخلايا، الأمر الذي يقلل أيضًا من تكاليف الإنتاج.

علاوة على ذلك، تتمتع خلايا البطاريات الأسطوانية بخصائص ميكانيكية أفضل؛ فمقارنة بالنوعين الآخرين من البطاريات، فإنها تُظهر أعلى قوة انحناء للأبعاد المماثلة.

ثانياً: بطارية ذات ملف مربع

يتكون هذا النوع من خلايا البطاريات بشكل أساسي من غطاء علوي، وغلاف، وصفائح موجبة وسالبة (مكدسة أو ملفوفة)، ومكونات عازلة، ومكونات أمان. وهو مزود بجهاز حماية من اختراق الإبرة (NSD) وجهاز حماية من الشحن الزائد (OSD). كانت الأغلفة في البداية تُصنع عادةً من الفولاذ، ولكن الأغلفة المصنوعة من الألومنيوم هي الأكثر شيوعًا الآن.

تتميز البطاريات المربعة بموثوقية عالية في التغليف واستغلال أمثل للمساحة؛ كما أنها تتمتع بكفاءة طاقة عالية للنظام، وأخف وزنًا من البطاريات الأسطوانية ذات الحجم المماثل، ولها كثافة طاقة أعلى؛ وهيكلها بسيط نسبيًا، وتوسيع سعتها سهل نسبيًا. هذا النوع من البطاريات مناسب لزيادة كثافة الطاقة عن طريق زيادة سعة الخلايا الفردية.

ثالثًا: البطارية المربعة المكدسة (المعروفة أيضًا باسم بطاريات الكيس)

يتشابه التركيب الأساسي لهذا النوع من البطاريات مع النوعين المذكورين سابقًا، إذ يتكون من قطبين كهربائيين موجب وسالب، وفاصل، ومادة عازلة، وأطراف توصيل القطبين الموجب والسالب، وغلاف. مع ذلك، وعلى عكس البطاريات الملفوفة، التي تُصنع بلفّ صفائح قطبية موجبة وسالبة منفردة، تتكون البطاريات المكدسة من طبقات متعددة من صفائح الأقطاب الكهربائية.

يتكون الغلاف بشكل أساسي من غشاء بلاستيكي من الألومنيوم. يتألف هذا الهيكل من طبقة خارجية من النايلون، وطبقة وسطى من رقائق الألومنيوم، وطبقة داخلية للحام الحراري، حيث ترتبط كل طبقة بالأخرى بمادة لاصقة. يتميز هذا الغلاف بليونة ومرونة وقوة ميكانيكية عالية، ويُظهر خصائص عزل ممتازة وأداءً فائقًا في اللحام الحراري، كما أنه مقاوم للغاية للتآكل الناتج عن المحاليل الإلكتروليتية والأحماض القوية.

تعتمد البطاريات المرنة على طريقة تصنيع متراصة، مما ينتج عنه تصميم أنحف، وأعلى كثافة طاقة، وسماكة لا تتجاوز عادةً 1 سم. كما أنها توفر تبديدًا حراريًا فائقًا مقارنةً بالنوعين الآخرين. علاوة على ذلك، وللسعة نفسها، فإن البطاريات المرنة أخف وزنًا بنسبة 40% تقريبًا من بطاريات الليثيوم ذات الغلاف الفولاذي، وأخف وزنًا بنسبة 20% تقريبًا من البطاريات ذات الغلاف الألومنيومي.

باختصار:

1) بطاريات أسطوانية(النوع ذو اللفائف الأسطوانية): تُستخدم عادةً أغلفة فولاذية، ولكن تتوفر أيضًا أغلفة من الألومنيوم. عملية التصنيع متطورة نسبيًا، مما يوفر حجمًا صغيرًا، وتجميعًا مرنًا، وتكلفة منخفضة، وجودة عالية.

2) البطاريات المربعة (ذات اللف المربع): كانت النماذج الأولى تستخدم في الغالب أغلفة فولاذية، ولكن الأغلفة المصنوعة من الألومنيوم أصبحت الآن أكثر شيوعًا. تتميز هذه البطاريات بتبديد حراري جيد، وتصميم سهل التركيب، وموثوقية عالية، وأمان عالٍ، وتتضمن صمامات مقاومة للانفجار، وصلابة عالية.

3) بطاريات ذات غلاف مرن (من النوع المربع المكدس): تستخدم غشاءً من الألومنيوم والبلاستيك كغلاف خارجي، مما يوفر مرونة أكبر في الحجم، وكثافة طاقة عالية، ووزنًا خفيفًا، ومقاومة داخلية منخفضة نسبيًا.