بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم مقابل بطاريات أيونات الليثيوم

أحدثت التطورات في صناعة البطاريات بعض التغييرات في السنوات الأخيرة. ونتيجة لذلك، أصبحت الأجهزة المتفوقة وذات التقنية العالية في متناول الجميع. تعد بطارية فوسفات حديد الليثيوم أو بطارية LFB أحدث إضافة. كما أن أسعار بطاريات LFP جعلتها في متناول اليد. وإلى جانب ذلك، تحسنت كفاءتها أيضاً. وفي بعض أنحاء العالم، تفوقت هذه البطارية على بطاريات الليثيوم أيون. وقد بدأ المصنعون في استخدامها في أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة والسيارات الكهربائية. وقد حصلت بطاريات الليثيوم أيون أخيراً على منافس جدير بها.

لنلقِ نظرة على الاختلافات بين البطاريتين ونرى أيهما أفضل.

كيف تختلف بطاريات LFP عن بطاريات الليثيوم أيون؟

كلا النوعين من البطاريات قابلة لإعادة الشحن وتستخدم أيونات الليثيوم لإطلاق الطاقة الكهربائية. كما يتشابه عمل كلتا البطاريتين من عدة نواحٍ. ولكن هناك بعض الاختلافات بينهما. وتشمل هذه الاختلافات كثافة الطاقة والوزن والتكلفة والأداء.

ألق نظرة على بعضها:

كثافة الطاقة

فيما يتعلق بكثافة الطاقة، فإن بطاريات الليثيوم أيون أفضل من أي بطارية أخرى. وهذا يعني أنها تستطيع تخزين طاقة أكبر مقارنة بالبطاريات الأخرى. وهذا هو سبب استخدام الشركات المصنعة لها في السيارات الكهربائية الأخف وزناً. لكن الحالة مختلفة بالنسبة لبطاريات LFP. فهي تستخدم في الأجهزة الثقيلة مثل أجهزة التحكم عن بُعد.

الأداء

تعمل كلتا البطاريتين بشكل جيد بما فيه الكفاية في السيارات الكهربائية وغيرها من الأجهزة المماثلة. ومع ذلك، فإن تصميمهما وكيميائهما سيكونان أكثر أهمية إذا كان عليك استخدامهما لأغراض محددة. 

التكلفة

تكلفة إنتاج بطاريات LFP أقل من بطاريات الليثيوم أيون. لذا، فإن الأولى أقل تكلفة. لكن كثافة طاقتها منخفضة أيضاً. لذا، ستحتاج إلى المزيد من بطاريات LFP لتشغيل سيارتك الكهربائية. لكن حالة بطاريات الليثيوم أيون مختلفة. لذلك، فإن ميزة التكلفة أكثر في بطاريات الليثيوم أيون.

السلامة

تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على إلكتروليتات سائلة. لذا، فإن فرص التسرب عالية أيضًا. ولهذا السبب لا تعتبر آمنة. من ناحية أخرى، تعتبر بطاريات LFP أكثر أماناً بسبب عدم وجود مشكلة مرتبطة بارتفاع درجة حرارتها.

التركيب

إن بطارية LFP هي نوع فرعي من بطاريات الليثيوم أيون التي تستخدم كيمياء فريدة من نوعها لزيادة المزايا. ولهذا السبب فهي شائعة في حلول الطاقة الاحتياطية والأنظمة خارج الشبكة. يتكون الكاثود في بطاريات LFP من فوسفات حديد الليثيوم. وفي الوقت نفسه، يتكون الأنود من الكربون. تخلق ذرات الأكسجين والفوسفات والحديد في الكاثود روابط تساهمية. لذلك، تقل فرص السخونة الزائدة والهروب الحراري. تعد بطاريات LFPs أكثر استقراراً من بطاريات الليثيوم أيون.

تتكون بطاريات الليثيوم أيون من تركيبات كيميائية مختلفة. وتشمل أكاسيد منجنيز الليثيوم وكوبالت الليثيوم. إلى جانب ذلك، يعد فوسفات حديد الليثيوم إضافة أخرى إلى القائمة. تحتوي هذه البطاريات أيضاً على أنود وكاثود وإلكتروليت. تختلف كيمياء كلتا البطاريتين في الكاثود. يعمل الشحن والتفريغ في كل منهما بالطريقة نفسها. تتحرك الإلكترونات في اتجاهين متعاكسين عندما تتحرك أيونات الليثيوم من الكاثود إلى الأنود.

الوزن

يسير وزن البطارية وكثافة الطاقة جنباً إلى جنب. بطاريات LFP تزن أكثر من بطاريات Li-ion. ولكن بعضها أخف وزناً أيضاً. تتمتع بعض بطاريات Li-ion، مثل NCA و NCM، بكثافة طاقة أعلى. لكنها لم تعد مثالية لتطبيقات الطاقة الشمسية بعد الآن. وبدلاً من ذلك، تتحول تطبيقات الطاقة المنزلية إلى تقنيات مثل بطاريات فوسفات حديد الليثيوم. تزن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم 10-12 كجم فقط. لذا، يمكنك حملها في المنزل بكل سهولة.

نطاق درجة الحرارة

توفر بطاريات LFP نطاقات درجة حرارة تشغيل واسعة. ويمكنها العمل بشكل جيد في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -4 درجة فهرنهايت ومرتفعة تصل إلى 140 درجة فهرنهايت. من ناحية أخرى، فإن نطاقات درجات حرارة بطاريات Li-ion صغيرة. وهذا يعني تخزينها في أماكن مضبوطة المناخ أثناء الظروف الجوية القاسية. يمكنك تخزين بطاريات LFP في المرآب أو المنزل أو في أي مكان. لا داعي للقلق بشأن انخفاض الكفاءة.

العمر الافتراضي

تحتوي العديد من بطاريات Li-ion على 1000 دورة شحن على الأكثر. بعد ذلك، يبدأ أداؤها في التدهور. لكن الحالة مختلفة بالنسبة لبطاريات LFP. يمكن أن تمر بآلاف دورات الشحن. على سبيل المثال، تحتوي بعض بطاريات LFP على 6000 دورة شحن قبل أن تنخفض قدرتها إلى 50%. وهذا يعني أن بطاريات LFP لها عمر افتراضي موثوق به. لكن هذا لا يعني أن البطارية ستتوقف عن العمل بعد ذلك. بل يمكن أن تستمر في خدمتك لسنوات.

الاختلافات بين كلتا البطاريتين واضحة. ومع ذلك، فالأمر متروك لك لاتخاذ القرار بناءً على احتياجاتك.

أي من هذه البطاريات قابلة لإعادة التدوير؟

يمكن إعادة تدوير كل من بطاريات الليثيوم أيون وبطاريات فوسفات الليثيوم الحديد. ومع ذلك، تختلف عملية إعادة التدوير باختلاف تركيبها. إعادة تدوير بطاريات LFP أسهل مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون. والسبب هو أن الكاثود في بطاريات LFP مصنوع من فوسفات الحديد. هذه المادة غير ضارة، مما يجعل الأمور سهلة. إلى جانب ذلك، لا تحتوي بطاريات LFP على أي معادن سامة أو ثقيلة أيضاً. ونتيجة لذلك، يسهل التعامل معها. ومن ثم، فإن إعادة تدويرها بسيطة أيضاً.

وبالمقارنة، تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على مواد سامة وثقيلة في مهبطها. لذا فإن إعادة تدويرها أكثر صعوبة. أيضًا، تتكون بطاريات الليثيوم أيون من كاثود وأنود وإلكتروليت. لذا، عليك تفكيك البطارية إلى مكونات مختلفة أولاً. بعد ذلك، عليك فصل أجزائها الثلاثة. وهذا يجعل العملية بأكملها أكثر تعقيداً. وبشكل عام، من الممكن إعادة تدوير كلا النوعين من البطاريات. ومع ذلك، فإن تعقيد العملية لكليهما مختلف.

هناك بعض أوجه التشابه بين كل من بطاريات Li-ion وبطاريات LFPs. لكن الاختلافات هي ما يجعلك تقرر ما هو مناسب. الاختلافات في الكيمياء والتركيب والتكلفة والوزن كبيرة. ونتيجة لذلك، يعتمد الاختيار على احتياجاتك.

الخاتمة

يعد الاستثمار في بنك البطاريات أمراً مهماً هذه الأيام. ولكن عليك أن تقرر ما تحتاج إليه. إذا كنت تريدها لنظامك خارج الشبكة، فإن بطارية LFP خيار جيد. أحد الأسباب هو ميزة السلامة المضافة. كما أن خطر السخونة الزائدة والحرارة الزائدة غير موجود. كما أن العمر الافتراضي الأطول لبطاريات LFP يجعل استثمارك يستحق العناء. ومع ذلك، فإن لبطاريات Li-ion مزاياها. إجمالاً، عليك التفكير في جميع العوامل وتحديد ما يناسبك.