إيجابيات وسلبيات التحول إلى بطارية الليثيوم

ربما تكون قد رأيت بطاريات الليثيوم تُستخدم في القوارب وفي المركبات الترفيهية كـ “بطاريات منزلية” للحفاظ على تشغيل الأجهزة. حتى أننا نعتقد أنها جزء لا يتجزأ من إعداد جيد للطاقة الشمسية للمركبات الترفيهية. في الواقع، قام بعض الأشخاص أيضًا باستبدال بطاريات الرصاص الحمضية في سياراتهم ببطاريات الليثيوم، وغالبًا ما تعمل بشكل جيد. ولكن هل يمكن استخدام بطارية ليثيوم 12 فولت في سيارتك بدلاً من بطارية الرصاص الحمضية القديمة؟ وهل يستحق إجراء التبديل؟

تتمتع بطاريات الليثيوم بالعديد من المزايا مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية. لسبب واحد، أنها عادة ما تكون أصغر حجما وأخف وزنا من نظيراتها من حمض الرصاص. ويمكن أيضًا تركيبها في أي وضع تقريبًا نظرًا لأنها نادرًا ما تتسرب. وهذا أيضًا هو السبب في كونها مشكلة أقل للبيئة، بالإضافة إلى كونها أقل سمية بشكل عام – خاصة تلك التي تحتوي على فوسفات حديد الليثيوم. يمكن أن تستمر بطاريات الليثيوم أيضًا لعدة سنوات أطول من بطاريات الرصاص الحمضية. إنها تتطلب صيانة أقل ولا تتآكل أيضًا. وهي لا تقوم بالتفريغ الذاتي بنفس سرعة بطاريات الرصاص الحمضية، مما يعني أنه يمكن تخزينها لفترة أطول.

ومع ذلك، فإن بطاريات الليثيوم تكلف أكثر مقدمًا، وقد تضطر إلى الحصول على مولد جديد أو إضافة مكونات أخرى، مثل منظم الجهد، إلى جانب البطارية. لا يتم شحنها في درجات حرارة شديدة البرودة، على الرغم من أن بعض الشركات المصنعة لديها حلول بديلة لذلك. ما إذا كان يجب عليك إجراء التبديل يعتمد حقًا على ظروفك.

يمكن لبطاريات الليثيوم أن تحزم قدرًا كبيرًا من الطاقة في عبوة صغيرة. وهذا يعني أنها يمكن أن تشغل مساحة أقل تحت غطاء المحرك مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية، مما يترك مساحة أكبر لتعديل المحرك في المهام المخصصة. ولمزيد من التطبيق العملي، يمكن أيضًا تخزينها في أي وضع. ونظرًا لأن كل خلية مغلقة، فإن البطارية تكون تقريبًا خالية تمامًا من التسرب بغض النظر عن كيفية تركيبها. وبما أن بطاريات الليثيوم أصغر حجمًا، فهي أيضًا أخف وزنًا، حيث يمكن أن يصل وزنها إلى 50% إلى 80% أقل من نظيراتها التقليدية التي تحتوي على حمض الرصاص. قد لا يكون ذلك مهمًا بالنسبة للسيارات اليومية، ولكنه يمثل ميزة حقيقية عند بناء سيارة سباق، حيث يكون كل جزء صغير من الوزن مهمًا.

تعد بطاريات الليثيوم – خاصة تلك التي تتكون من فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4) – أقل ضررًا على البيئة بفضل عدم وجود مادة الكوبالت والنيكل السامة فيها. ومن ناحية أخرى، تتكون بطاريات الرصاص الحمضية جزئيًا من حمض الكبريتيك، وهو مادة أكالة للغاية ويمكن أن تسمم التربة. الرصاص نفسه سام جدًا أيضًا. يمكن أن تلوث التربة والمياه. لكن بطاريات LiFePO4 لا تحتوي على معادن سامة ولا تتسرب. وعلينا أن نوضح أن هذا لا ينطبق على بطاريات الليثيوم الأخرى، مثل بطاريات الليثيوم أيون. لذا، إذا كانت المخاوف البيئية مهمة بالنسبة لك، فابحث عن “LiFePO4” على الملصق عند التسوق لشراء بطاريات الليثيوم. بالإضافة إلى ذلك، فإن بطاريات الليثيوم LiFePO4 أقل عرضة للاحتراق مقارنة ببطاريات الليثيوم الأخرى.

هل تعلم أن بطاريات LiFePO4 يمكن أن تدوم من خمس إلى عشر سنوات؟ تدوم بطاريات الرصاص الحمضية العادية من سنة إلى ثلاث سنوات فقط، على الرغم من وجود أشياء يمكنك القيام بها لإطالة عمر بطارية سيارتك. وبالمثل، يمكن أن تدوم بطارية الرصاص الحمضية ما بين 750 إلى 1900 دورة، في حين أن بطارية LiFePO4 يمكن أن تستمر من 2000 إلى 3000 دورة. تكون الدورة في كل مرة تستخدم فيها شحنًا كاملاً للبطارية، على الرغم من أنه ليس من الضروري أن يتم ذلك دفعة واحدة. على سبيل المثال، إذا كنت تستخدم 25% من شحن البطارية أربع مرات متتالية، وفي كل مرة يتم إعادة شحنها بالكامل بواسطة المولد، يتم احتساب ذلك كدورة كاملة واحدة.

تتمتع بطاريات الليثيوم بعمق تفريغ أكبر أيضًا، وهو عامل مهم في تحديد عمر البطارية. تظهر دراسة أجرتها BigBattery أنه في حين لا يمكن استنزاف بطارية الرصاص الحمضية إلا إلى حوالي 50٪ قبل أن تبدأ قدرتها في التناقص، يمكن استنزاف بطارية الليثيوم بنسبة 80٪ أو أكثر دون أي عواقب وخيمة. يدعي بعض تجار التجزئة لبطاريات الليثيوم أنه يمكن استنزافها بنسبة 100%. يتم شحن بطاريات الليثيوم بشكل أسرع بما يصل إلى أربع مرات من بطاريات الرصاص الحمضية، وتحتفظ بشحنها لفترة أطول بكثير. إذا اضطررت إلى تخزين السيارة لفترة طويلة، فربما تكون قد قمت بتوصيل شاحن متدرج بالبطارية. ولا يتعين عليك القيام بذلك مع بطارية الليثيوم، التي ستفقد 10% فقط من شحنتها بعد تخزينها لمدة خمس سنوات، وفقًا لجامعة البطارية. سوف تفقد بطارية الرصاص الحمضية هذا القدر تقريبًا كل شهر.

إذا كنت تعيش في مناخ بارد، فمن المحتمل أن تكون بطارية سيارتك قد نفدت في درجات حرارة تحت الصفر. هذه مشكلة مع جميع البطاريات. وبينما من الممكن تشغيل بطارية الرصاص الحمضية الباردة، يجب ألا تحاول أبدًا تشغيل بطارية مجمدة تمامًا لأنها قد تنفجر. من ناحية أخرى، لن تقبل بطاريات الليثيوم عادة الشحن في درجات حرارة أقل من 32 درجة فهرنهايت أو أعلى من 113 درجة. تقول شركة Battle Born أن شحن بطاريات الليثيوم في درجات حرارة متجمدة “يمكن أن يسبب أضرارًا جسيمة ودائمة”، بينما تدعي شركة Victron أنه لا ينبغي شحن بطارياتها في درجات حرارة أقل من 41 درجة فهرنهايت. ومع ذلك، فإن أنظمة إدارة البطارية (BMS) الموجودة في بعض بطاريات الليثيوم ستمنعها من الشحن في درجات الحرارة القصوى. كما قلنا، فإن بطاريات الرصاص الحمضية لها مشاكلها الخاصة مع البرودة، ولكن نقطة التجمد للبطارية المشحونة بالكامل تبلغ حوالي -76 درجة فهرنهايت، مما يعني أنها يمكن أن تتحمل الشحن عند درجة حرارة أقل.

لقد وجدت بعض الشركات المصنعة لبطاريات الليثيوم طرقًا للحفاظ على عمل بطارياتها في البرد. على سبيل المثال، تقوم شركة Battle Born بتصنيع بطاريات يتم تسخينها داخليًا، وقد صممت شركة EarthX خلايا البطارية الخاصة بها بحيث يتم تسخينها أثناء تشغيل المحرك. مع كل محاولة لتشغيل المحرك، تصبح البطارية أكثر سخونة قليلاً. بالطبع، أفضل طريقة لمنع حدوث هذه المشكلات مع أي بطارية هي إيقاف سيارتك في المرآب، إن أمكن. إذا كان عليك شحن بطاريتك أثناء الطقس شديد البرودة، فابحث عن طريقة لتدفئتها بأمان أولاً.

في حين أن المولدات الكهربائية في بعض السيارات القديمة قد لا تكون مناسبة تمامًا لبطاريات الليثيوم، فإن معظم السيارات الأحدث يجب أن تعمل بشكل جيد مع التبديل المباشر من حمض الرصاص إلى الليثيوم. ومع ذلك، حتى في بعض السيارات الأحدث، فإن بعض المولدات غير متوافقة مع بطاريات الليثيوم. تشير RELiON إلى أن هذا هو الحال بشكل خاص مع المولدات الأرخص ثمناً ومنخفضة الجودة. نظرًا لأنها لا تنظم الجهد الكهربي مثل المولدات عالية الجودة، فإن بعض بطاريات فوسفات الليثيوم سوف تنفصل عنها تمامًا.

هذا ليس جيدًا للمولد أو البطارية. توصي العلامة التجارية باستخدام مولد كهربائي عالي الجودة ومنظم جهد. وفي الوقت نفسه، يحذر Victron من أن توصيل بعض المولدات مباشرة ببطاريات الليثيوم يمكن أن يتسبب أيضًا في ارتفاع درجة حرارة المولد والدخان. والمولد الذي يتعطل أثناء سيرك على الطريق يمكن أن يكون غير مريح بكل أنواعه. ولهذا السبب توصي Victron باستخدام إعداد الشحن الصحيح لمولد التيار المتردد والبطارية، والذي يتضمن شواحن DC إلى DC وإعدادات BMS.

يوصى بشدة باستشارة فني على دراية بإلكترونيات السيارة قبل تركيب بطارية الليثيوم، للتأكد من أن كل شيء متوافق. من المحتمل ألا تكون بطارية الليثيوم الخاصة بك متوافقة مع الشاحن المتقطر الذي كنت تستخدمه لبطارية الرصاص الحمضية. قد لا تكون هذه مشكلة بسبب بطء تفريغ بطاريات الليثيوم ذاتيًا. ومع ذلك، إذا كنت تستخدم شاحنًا على بطارية الليثيوم، فيجب أن يكون شاحنًا معتمدًا من قبل الشركة المصنعة، ومصممًا خصيصًا لشحن بطاريات الليثيوم.

يمكن أن تكلف بطاريات الليثيوم ضعفين إلى ثلاثة أضعاف تكلفة بطارية الرصاص الحمضية، خاصة إذا اخترت العلامات التجارية الأكثر شهرة مثل Battle Born. ومع ذلك، فقد وجدنا بطاريات LiFePO4 بقدرة 12 فولت من فئة السيارات من علامات تجارية أقل شهرة مقابل بضع مئات من الدولارات. لكن أضف إلى هذه التكلفة إمكانية الاضطرار إلى شراء مولد كهربائي جديد ومعدات شحن أخرى، مثل منظم الجهد، وسترى سعرًا أوليًا باهظًا.

ومع ذلك، اعتمادًا على المدة التي تريد الاحتفاظ بسيارتك فيها، قد تفكر في التكلفة طويلة المدى، نظرًا لأن بطاريات الليثيوم تدوم لفترة أطول. تضمن بعض الشركات المصنعة بطاريات الليثيوم الخاصة بها لمدة 10 سنوات أو أكثر، في حين أن الضمان القياسي على بطارية الرصاص الحمضية يتراوح من سنة إلى خمس سنوات فقط. وهذا ليس فرقا كبيرا في العمر. لكن الأمر لا يقتصر على عمر البطارية فقط. يمكن أن تتسبب البطارية المحتضرة في عمل مكونات أخرى مثل المولد ومحرك التشغيل بجهد أكبر، مما يعني أنها قد تحتاج إلى الاستبدال قبل وقتها. لذا، فإن البطارية التي تدوم لفترة أطول تساعد الأجزاء الأخرى على الاستمرار لفترة أطول أيضًا.

السؤال الكبير هو، هل يجب عليك إجراء التبديل؟ هناك بعض المزايا لبطاريات الليثيوم، ولكن ربما لا يكون التبديل أمرًا بالغ الأهمية أو يستحق العناء بالنسبة للسائق العادي. ومع ذلك، إذا كنت تقوم بتعديل السيارة وتحتاج إلى المساحة أو تحتاج إلى تقليل بعض الوزن من المحرك، فإن الأمر يستحق التفكير فيه.