مقدمة:
في مجال تكنولوجيا البطاريات القابلة لإعادة الشحن، تُعدّ بطاريات النيكل-هيدريد المعدني (NiMH) وبطاريات الليثيوم-أيون 18650 خيارين بارزين، ولكلٍّ منهما مزايا وعيوب فريدة بناءً على تركيبها الكيميائي وتصميمها. تهدف هذه المقالة إلى تقديم مقارنة شاملة بين هذين النوعين من البطاريات، مع دراسة أدائهما ومتانتهما وسلامتهما وتأثيرهما البيئي وتطبيقاتهما، لمساعدة المستخدمين على اتخاذ قرارات مدروسة.
**الأداء وكثافة الطاقة:**
**بطاريات NiMH:**
**الإيجابيات:** تاريخيًا، وفّرت بطاريات NiMH سعة أعلى من الأنواع السابقة من البطاريات القابلة لإعادة الشحن، مما مكّنها من تشغيل الأجهزة لفترات طويلة. كما تتميز بمعدلات تفريغ ذاتي أقل مقارنةً ببطاريات NiCd القديمة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي قد لا تُستخدم فيها البطارية لفترات طويلة.
**السلبيات:** مع ذلك، تتميز بطاريات NiMH بكثافة طاقة أقل من بطاريات Li-ion، مما يعني أنها أكبر حجمًا وأثقل وزنًا مع نفس خرج الطاقة. كما أنها تعاني من انخفاض ملحوظ في الجهد أثناء التفريغ، مما قد يؤثر على الأداء في الأجهزة عالية الاستهلاك.
**بطاريات ليثيوم أيون 18650:**
**الإيجابيات:** تتميز بطارية ليثيوم أيون 18650 بكثافة طاقة أعلى بكثير، مما يُترجم إلى حجم أصغر وأخف وزنًا، مما يُوفر طاقة مكافئة. كما تحافظ على جهد ثابت طوال دورة تفريغها، مما يضمن أداءً مثاليًا حتى نفاذها تقريبًا.
**السلبيات:** على الرغم من أنها توفر كثافة طاقة فائقة، إلا أن بطاريات الليثيوم أيون أكثر عرضة للتفريغ الذاتي السريع عندما لا تكون قيد الاستخدام، مما يتطلب شحنًا أكثر تكرارًا للحفاظ على جاهزيتها.
**المتانة ومدة دورة الحياة:**
**بطاريات NiMH:**
**الايجابيات:** يمكن لهذه البطاريات أن تتحمل عددًا أكبر من دورات الشحن والتفريغ دون تدهور كبير، وقد تصل في بعض الأحيان إلى 500 دورة أو أكثر، اعتمادًا على أنماط الاستخدام.
**السلبيات:** تعاني بطاريات NiMH من تأثير الذاكرة، حيث يمكن أن يؤدي الشحن الجزئي إلى تقليل السعة القصوى إذا تم ذلك بشكل متكرر.
**بطاريات ليثيوم أيون 18650:**
-**الإيجابيات:** لقد أدت تقنيات Li-ion المتقدمة إلى تقليل مشكلة تأثير الذاكرة، مما يسمح بأنماط شحن مرنة دون المساس بالسعة.
**السلبيات:** على الرغم من التطورات، فإن بطاريات الليثيوم أيون عادةً ما يكون لها عدد محدود من الدورات (حوالي 300 إلى 500 دورة)، وبعدها تنخفض سعتها بشكل ملحوظ.
**السلامة والتأثير البيئي:**
**بطاريات NiMH:**
**الايجابيات:** تعتبر بطاريات NiMH أكثر أمانًا نظرًا لتركيبها الكيميائي الأقل تطايرًا، مما يمثل خطر حريق وانفجار أقل مقارنة ببطاريات Li-ion.
**السلبيات:** تحتوي على النيكل والمعادن الثقيلة الأخرى، مما يتطلب التخلص منها وإعادة تدويرها بعناية لمنع التلوث البيئي.
**بطاريات ليثيوم أيون 18650:**
**الايجابيات:** تم تجهيز بطاريات ليثيوم أيون الحديثة بآليات أمان متطورة للتخفيف من المخاطر، مثل الحماية من الحرارة الزائدة.
**السلبيات:** إن وجود إلكتروليتات قابلة للاشتعال في بطاريات ليثيوم أيون يثير مخاوف تتعلق بالسلامة، وخاصة في حالات التلف المادي أو الاستخدام غير السليم.
**التطبيقات:**
تُستخدَم بطاريات NiMH في التطبيقات التي تُعطى فيها الأولوية للسعة العالية والسلامة على الوزن والحجم، كما هو الحال في مصابيح الحدائق التي تعمل بالطاقة الشمسية، والأجهزة المنزلية اللاسلكية، وبعض السيارات الهجينة. في الوقت نفسه، تُهيمن بطاريات Li-ion 18650 على الأجهزة عالية الأداء، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، والهواتف الذكية، والسيارات الكهربائية، وأدوات الطاقة الاحترافية، نظرًا لكثافة طاقتها العالية وثبات خرج جهدها.
خاتمة:
في نهاية المطاف، يعتمد الاختيار بين بطاريات NiMH وبطاريات Li-ion 18650 على متطلبات التطبيق المحددة. تتميز بطاريات NiMH بسلامتها ومتانتها وملاءمتها للأجهزة الأقل استهلاكًا للطاقة، بينما توفر بطاريات Li-ion كثافة طاقة وأداءً وتنوعًا لا مثيل لهما للتطبيقات كثيفة الاستهلاك للطاقة. يُعدّ مراعاة عوامل مثل متطلبات الأداء والسلامة والتأثير البيئي ومتطلبات التخلص أمرًا بالغ الأهمية لتحديد تقنية البطاريات الأنسب لأي استخدام.
وقت النشر: ٢٨ مايو ٢٠٢٤
