إيجابيات وسلبيات بطاريات الليثيوم وبطاريات NiMH من حيث العمر الافتراضي على الرف

في صناعة البطاريات، يشمل مصطلح "عمر التخزين" عمومًا معنيين مختلفين:

1. احتفاظ الشحنة (معدل التفريغ الذاتي): إذا تم شحن البطارية بالكامل ووضعت في درج، كم من الوقت تستغرق حتى تنفد شحنتها؟

2. العمر الزمني (العمر الافتراضي الكلي): حتى لو لم تُستخدم أبدًا، كم عدد السنوات التي تدوم فيها كيمياء البطارية قبل أن تتدهور؟

أدناه مقارنة بين المزايا والعيوب لـ بطاريات الليثيوم (خاصة ليثيوم أيون/ليثيوم بوليمر) و بطاريات النيكل ميتال هيدريد (NiMH) فيما يتعلق بهذين البعدين:

1. بطاريات الليثيوم (Li-ion / Li-Po)

الخصائص العامة: كثافة طاقة عالية، جاهزة للاستخدام، ولكنها نشطة كيميائيًا ولها خصائص "التقدم في العمر الطبيعي".

• المزايا:

  • معدل التفريغ الذاتي منخفض للغاية (تحتفظ بالشحن بشكل جيد): معدل التفريغ الذاتي الشهري يكون عادةً فقط 1% - 5% . هذا يعني أنه إذا قمت بتخزينها بشحن كامل لمدة ستة أشهر أو حتى سنة، فستظل تحتوي على طاقة عندما تستخدمها. وهذا أمر ممتاز للاستخدام العرضي (مثل بطاريات الكاميرا الاحتياطية).

  • لا تأثير للذاكرة: يمكن شحنه أو تخزينه في أي وقت؛ ولا حاجة إلى "تفريغه بالكامل قبل الشحن" كما هو الحال مع تقنيات البطاريات القديمة.

  • ملك البطاريات الأحادية الاستخدام (الليثيوم الأولية): إذا كان المقصود البطاريات غير القابلة لإعادة الشحن ليثيوم حديدي يمكن أن تصل مدة صلاحيتها على الرف إلى 10-20 سنة . وهي أفضل بطاريات استهلاكية للتخزين الطويل الأمد، ومثالية للاستخدام في مجموعات الطوارئ أو كاشفات الدخان.

• العيوب:

  • التقادم الزمني غير القابل للعكس (الخوف من "الشيخوخة"): من اللحظة التي تخرج فيها البطارية من المصنع، تبدأ الكيمياء الداخلية في التدهور بغض النظر عن الاستخدام. وعادةً ما تكون مدة العمر الزمني حوالي 3-5 سنوات ، وبعد ذلك تنخفض السعة بشكل كبير.

  • خطر "الوفاة بسبب التفريغ العميق": إذا تم تخزين البطارية عند مستوى شحن منخفض لفترة طويلة (مثلاً، تم تخزينها عند 0٪ لمدة 6 أشهر)، فقد تنخفض الجهد إلى ما دون عتبة قطع دائرة الحماية. وهذا يؤدي إلى ضرر دائم ، مما يجعل البطارية غير قادرة على استقبال الشحن مرة أخرى.

  • الحساسية تجاه بيئة التخزين: يؤدي تخزين البطارية بشحنتها الكاملة في درجات حرارة عالية إلى تسريع عملية الشيخوخة (مثلاً: ترك بطارية مشحونة بالكامل في سيارة ساخنة خلال الصيف يقلل بشكل كبير من عمرها الافتراضي).

2. بطاريات النيكل-ميتال هيدريد (NiMH)

الخصائص العامة: آمنة ومستقرة، وهي أفضل بديل للخلايا الجافة القلوية، لكن النماذج التقليدية تفقد شحنها بسرعة.

• المزايا:

  • الاختراق المهم: بطاريات منخفضة التفريغ الذاتي (LSD): ملاحظة: هذا هو العامل المميز الرئيسي.

    • NiMH القياسي: عيب كبير. قد تنفد الشحنة الكاملة في غضون شهر واحد.

    • LSD NiMH (على سبيل المثال، باناسونيك إنيلوب): أداء ممتاز. يمكنها الاحتفاظ بـ 70٪ من سعتها حتى بعد 5 إلى 10 سنوات من التخزين بعد الشحن الكامل. من حيث الاحتفاظ بالشحن على المدى الطويل، تُعد بطاريات NiMH عالية الجودة الأفضل مقارنةً ببطاريات الليثيوم التقليدية.

  • مقاومة التفريغ الزائد: حتى إذا تم تفريغ بطارية NiMH عن طريق الخطأ إلى 0 فولت، يمكن عادةً "إحياؤها" وإعادة شحنها. فهي ليست عرضة للفشل الفوري كما هي الحال مع بطاريات الليثيوم.

  • عمر افتراضي طويل: مع الصيانة المناسبة، يمكن أن تدوم بطاريات NiMH عالية الجودة 5-10 سنوات .

• العيوب:

  • معدل تفريغ ذاتي مرتفع في النماذج القياسية (العيب الرئيسي): إذا قمت بشراء بطاريات NiMH غير LSD (قياسية)، فقد يصل معدل التفريغ الذاتي الشهري إلى 20%-30%. قد تقوم بشحنها، ووضعها في درج، ثم تجدها ميتة عندما تحتاجها الشهر المقبل.

  • تأثير الذاكرة (طفيف): على الرغم من أنها أفضل بكثير من بطاريات النيكل والكادميوم (NiCd) القديمة، إلا أنها لا تزال قد تفقد بعض سعتها إذا لم تُشغّل بالكامل بين الحين والآخر (رغم أنه يمكن إصلاح ذلك من خلال دورة "تحديث").

الخلاصة والمقارنة