العناية بالبطاريات

us-recycle-batteries-2013-26-Sep-12

1.3 نظرة إلى رزم البطاريات الجديدة والقديمة (New Old Batteries Overview):

*
إن البطاريات المبكرة القديمة في الأعوام 1700م و1800م كانت في الغالب تغلف في جرار زجاجية، وبما أن البطاريات نمى حجمها مع الوقت، بدأ استخدام حاويات خشبية مغلقة. ومع ازدياد الحاجة إلى إمكانية النقل، ظهرت الخلايا الأسطوانية المغلقة والتي قادت في النهاية إلى توحيد المقاسات في صيغة الحجم.

*
في البداية كان توحيد الحجم يخص البطاريات الأولية كالكربون-زنك. الخلايا القلوية ظهرت في العام 1960م، وبوصول بطاريات النيكل كادميوم المغلفة في العام 1950م و1960م، ظهرت مقاسات جديدة، والعديد من البطاريات المشتقة من المقاسات القياسية A و C أنشأت في نهاية العام 1800م. إن مصنعي بطاريات الليثيوم تركوا الأحجام التقليدية وانتقلوا إلى اختراع أشكالهم الخاصة بهم كالأشكال الأسطوانية، الموشورية، وشكل الوسادة.

*

بالنظر إلى أشكال بطاريات الهاتف الخلوي لوحده، فإننا ندرك أن توحيد المقاييس للبطاريات يتجه نحو الزوال. الجدول 1.3 يلخص حجوم البطاريات التاريخية والحالية.

*

 

*

*

*
2.3 التشويش على الفولتيات (Confusion of Battery):

*
البطارية هي عبارة عن تجهيزة كهروكيميائية تنتج جهداً فولطياً عند وضع معادن مختلفة في محاليل الحمض. إن جهد الدارة المفتوحة OCV يتفاوت وفقاً للمعادن والمحاليل الحمضية (الالكترودات) المستخدمة. إن تطبيق شحن أو تفريغ يضع البطارية حالة جهد الدارة المغلقة CCV.

*

يرفع الشحن من قيمة الجهد ويخفض التفريغ قيمته. إن سلوك الجهد هذا محكوم بالمقاومة الداخلية للبطارية، المقاومة المنخفضة تنتج تقلباً أقل تحت الحمل أو الشحن. يهيج الشحن والتفريغ البطارية والاستقرار الكامل يحتاج إلى 24 ساعة. درجة الحرارة أيضاً لها دور، فالحرارة الباردة ترفع الجهد والمرتفعة تخفضها.

*
يقدر المنتجون البطارية عن طريق تخصيص الجهد الاسمي وبضعة استثناءات، تتبع هذه الجهود لاتفاقية متفق عليها. إن تقدير بعض أنواع الليثيوم أكثر من الجهد القياسي 3.60V/Cell ربما يساعد في تسويق الإنتاج ولكن فقط للمستخدمين. يتم حساب الجهد الكيميائي النوعي. هنا سندرج الجهود الاسمية لأكثر أنواع البطاريات شيوعاً بشكل مختصر.

*
1.2.3 بطارية الحمض-رصاص:
إن الجهد الاسمي لبطاريات Lead-acid 2.00V/Cell، بأي حال، عند قياس جهد الدارة المفتوحة OCV، فإن جهد الشحن الكامل ينبغي أن يكون 2.10V/Cell. إن المحافظة على البطارية تحت جهد 2.10V/cell قد يسبب زيادة تكبرت للبطارية.

*
2.2.3 بطارية النيكل:
في تطبيقات المستهلك، يقدر جهد بطاريات NiCd و NiMH بـ 1.2V/cell، البطاريات الصناعية والعسكرية، وحتى الخاصة بالطائرات تلتزم بالجهد الأصلي 1.25V/cell. لا يوجد هناك اختلاف بين خلية 1.20V و 1.25V فالتمثيل هنا مرجعي تفاضلي.

*
3.2.3 بطاريات الليثيوم-أيون:
إن الجهد الاسمي لخلية ليثيوم أيون هو 3.60V/Cell. وهذا يعد تصوراً عملياً إذا علمنا أن جهد هذه البطاريات يكافئ جهد 3 بطاريات نيكل موصولة على التسلسل (3×1.2=3.6V). إن بعض منتجي الخلايا يؤشرون على منتجات الليثيوم الخاصة بهم بجهد 3.70V/Cell أو أعلى. وهذا يشكل ميزة تسويقية بسبب الـ Wh الكثيرة المبينة على ورقة لمنتج.

*

وتنتج هذه الخلايا إشارات فريدة بجهود 11.1V و 14.8V عند وصل ثلاث أو أربع خلايا في شكل تسلسلي. إن هذه الجهود العالية لا تسبب أي تشويش، ومصنعو التجهيزات دائماً يلتزمون بجهد خلية اسمي من 3.60V لمعظم أنظمة الليثيوم، والتصميم القياسي للجهود 10.8V و 14.4V دائماً سيعمل.

*
لحساب الجهد الاسمي، نأخذ بطارية مكتملة الشحن والتي قياس جهدها 4.20V ومن ثم نقوم بتفريغها إلى أدنى جهد تفريغ والبالغ 3.00V عند نسبة 0.5C وأثناء ذلك نخطط الفولطية المتوسطة. من أجل بطاريات Li-Cobalt، فإن متوسط الجهد يبلغ 3.60V/Cell. إن إجراء نفس التفريغ على بطارية ليثيوم منغنيز مع مقاومة داخلية منخفضة سينتج معدل جهد أعلى.

*

إن بطاريات الحمض لديها أقل مقاومة منخفضة، والجهد المخطط على الحمل يقفز بين 3.70V-3.80V/Cell. هذه الفولطية المتوسطة العالية لا تقوم بتغيير عتبة جهد الشحن الكامل أو عتبة جهد نهاية التفريغ.

*
إن بطاريات الفوسفات ذات الأساس ليثيوم-أيون تنحرف عن الأخرى في عائلة الليثيوم أيون وجهود الخلية الاسمية يتم تعيينها بين 3.20V و 3.30V. وبسبب اختلاف الجهد، فإن عائلتي الليثيوم غير قابلتين للتبادل. إن بطاريات الليثيوم الجديدة قد يكون لديها جهود أخرى وبالتالي هي بحاجة إلى شواحن جديدة.

*
البطاريات الأولية:
تسلم البطاريات القلوية جهداً قدره 1.5V، وبطارية أوكسيد الفضة تسلم 1.6V وبطارية الليثيوم الأولية تسلم 3V. لبطارية 9V ستة خلايا على التسلسل. يجب عدم شحن البطاريات الأولية لأن زيادة الشحن قد تنتج غازات متفجرة.

*
3.3 دارات الأمان للبطاريات الحديثة ((Safety Circuits for Batteries:

*
1.3.3 دارات الحماية:
تطلق البطاريات قدرة عالية، ومعظم المجموعات تتضمن حماية ضد الأعطال. إن أكثر تجهيزات الأمان الأساسية في البطارية هو الفيوز الذي ينصهر عند ارتفاع التيار من أجل حماية الدارة. بعض التجهيزات تكون مفتوحة بشكل دائم ولا تتوافق مع البطاريات الضعيفة.

*
التجهيزة الثانية هي المفاتيح القطبية PolyswitchTM كالتجهيزات التي تتطلب إعادة ضبط، فهي تقوم بتوليد مقاومة عالية ضد التيار الفائض وتعود لوضعية ON منخفضة في الشروط الطبيعية.

*
الحالة الثالثة هي مفتاح الحالة الصلبة الذي يقيس التيار ويفصل تلقائياً في ظروف التحميل الكبيرة.

*
إن جميع تجهيزات التبديل تمتلك مقاومة متبقية خلال التشغيل الطبيعي، والتي تسبب زيادة طفيفة على مقاومة البطارية الكلية وهبوط الجهد اللاحق.

*
2.3.3 البطاريات الآمنة الفعلية:
إن البطاريات الآمنة الفعلية IS تحتوي دارات حماية والتي تمنع تشكل تيار عالي وتسبب ارتفاع حراري شديد، وشرارات أو انفجار للبطارية.
هناك عدة مستويات فعلية للأمان، كل منها تخدم مستوى خطر معين، والمتطلبات تكون متفاوتة من بلد لآخر، حيث تضاف التدابير إلى دارة الحماية لبطاريات الليثيوم، والمعيار التقريبي يكون صارماً في هذه الناحية. وهذه النتائج تنعكس في الكلفة المرتفعة للبطارية.

*

3.3.3 تحقيق الأمان لبطارية الليثيوم:
إن مجموعات البطارية للحواسيب المحمولة والتجهيزات المحمولة الأخرى تتضمن العديد من مستويات الحماية وذلك لضمان الأمان في جيع ظروف استخدامها من قبل المستهلك. إن تحقيق الأمان يبدأ في خلية البطارية، والتي تتضمن:

*
1. مفتاح حراري داخلي PTC وظيفته الحماية ضد اندفاعات التيارات العالية.
2. جهاز مقاطعة الدارة CID الضي يقوم بفتح ممر كهربائي في حال ارتفاع ضغط الخلية إلى 145psi بسبب الشحن الزائد.
3. منفس الأمان الذي يحرر الغاز الذي يحدث في حال الزيادة المستمرة لضغط الخلية.

*
بالإضافة إلى معايير الأمان الداخلية هذه، فإن دارة الحماية الالكترونية الخارجية تحمي البطارية من جهد الشحن في حال تجاوزه 4.30V لكل خلية وأكثر من ذلك، يقطع الفيوز التيار إذا اقتربت الحرارة السطحية لأي خلية من 90ºC.

*

ومن أجل حماية الدارة من زيادة التفريغ تقوم دارة التحكم بقطع مسار التيار عند جهد 2.20V/cell.

*
مثلاً: من أجل السيارات الهجينة والتي تسلم مئات الفولتات، فإنه يتم صنع دارات حماية خاصة لها، والتي تزيد بشكل حاد من الكلفة الكلية للبطارية.

*
إن مراقبة خليتان أو أكثر موصلتان تفرعياً من أجل الحصول على تيار أعلى يكون أقل حرجاً من التحكم بالجهد في الخلايا ذات الوصل التسلسلي.

*
في بطاريات الليثيوم يكون الغاز المتحرر هو جزء م الضغط الداخلي وهذا الغاز يكون بشكل رئيسي غاز CO2.

*
إن التفريغ الشائع لليثيوم هو عند جهد 3.0V/cell، وهذه القيمة هي العتبة التي تتوقف عندها جميع الأجهزة المحمولة عن العمل، حيث إن أقل فرق جهد ممكن هو 2.5V/cell، وخلال الخزين طويل المدى، يسبب التفريغ الذاتي هبوط الجهد بشكل أكبر، وهذا يسبب إطفاء دارة الحماية ودخول البطارية في حالة الإسبات ومعظم الشواحن تتجاهل مجموعات الليثيوم التي تدخل في حالة الإسبات والشحن لن يكون ممكنا عند ذلك.

*
في وضعية التشغيل ON، تمتلك دارة الحماية الداخلية مقاومة من 50-100Ω. تتكون الدارة نموذجياً من قاطعين موصلين على التسلسل، أحدهما مسؤول عن الفصل المرتفع، والآخر للفصل المنخفض.

*
يمكن تبسيط بعض دارات الحماية لبعض البطاريات الخلوية الصغيرة، إن غياب دارة حماية كاملة توفر بعض الكلفة، ولكن سينتج عن ذلك مشاكل عديدة، وهنا سنشرح ما سيحدث.

*
إن بعض الشواحن المنخفضة التكلفة تعتمد فقط على دارة حماية للبطارية من أجل تحديد إنهاء تيار الشحن، فبدون وجود مفتاح إنهاء الجهد الوظيفي، فإن جهد الخلية قد يرتفع بشكل عالي جداً وبالتالي يزيد من شحن البطارية.

*
إن التسخين الداخلي و الانتفاخ تعتبر مؤشرات مبكرة على حدوث الفشل قبل حصول التفكك المحتمل للبطارية.

*
الشكل 1.3 يبين بطارية متضررة أثناء شحنها في السيارة.

*

*

إن الاعتبار الذي يجب أخذه بالحسبان أيضاً هو حالة الكهرباء الساكنة أو وجود شاحن سيء واللذان يسببان تفكك دارة الحماية للبطارية. وهذا يمكن أن يجعل مفاتيح الحالة الصلبة بشكل دائم الوضعية ON دون علم المستخدم، إن البطارية التي تمتلك دارة حماية سيئة قد تعمل بشكل طبيعي لكنها تفشل بتوفير الأمان المطلوب.

*
4.3.3 بعض الإرشادات البسيطة لاستخدام بطاريات الليثيوم:

*

  • يجب أخذ الحيطة والحذر أثناء حمل أو فحص بطاريات الليثيوم.
  •   يجب عدم قصر الدارة، زيادة شحنها، تحطيمها، إسقاطها، وصلها مع مواد غريبة، تطبيق قطبية عكسية، رفع حرارتها لمستوى مرتفع أو تفكيك المجموعة والخلايا.
  •   يجب عدم استخدام خلايا ليثيوم أيون إلا مع دارات حماية مصممة خصيصاً لها مع وجود الشاحن المناسب.
  •   إن درجة الحرارة العالية خلال الشحن أو التفريغ قد تلمح أو تقود إلى الفشل، لذا يجب عدم الاستمرار باستخدام البطارية أو/و الشاحن.
  •   إن الالكترود في البطارية ذو لهب عالي وبالتالي انفجار البطارية يمكن أن يسبب إصابة فيزيولوجية.
  •   يجب استخدام جهاز إطفاء رغوي، CO2، مادة كيميائية جافة، بودرة غرافيت، بودرة نحاس، أو كربونات الصوديوم لإطفاء حريق بطاريات الليثيوم.
  •   إذا لم يتم السيطرة على حريق بطارية الليثيوم، يجب الابتعاد عن مصدر الحريق وتركها تحترق لوحدها في منطقة آمنة ومتحكم بها.

*
4.3 اعتبارات الأمان لبطاريات الليثيوم-أيون (Safety Concerns with Li-ion):

*
إن الأمان هو قضية حساسة تجتذب الاهتمام الإعلامي والعلمي وخصوصاً مع بطاريات الليثيوم. إن أي تجهيزة تقوم بخزن الطاقة تحمل في جوانبها خطراً دائماً، ففي العام 1800م كانت المحركات البخارية تتفخر مسببة وقوع الكثير من الضحايا.

*

يسعى مصنعي البطاريات جاهدين لتحقيق متطلبات الأمان، ومعظم الـ OEM يستخدمون فقط بطاريات الليثيوم التي تتطابق مع عدة معايير أمان أو إحداها على الأقل.
تمتلك بطارية الليثيوم طاقة نوعية عالية وحت كونها آمنة، فإن الاستخدام المرتفع لملايين المستهلكين لها قيد أو حد من حدوث الفشل لها.

*
إن الفشل الحراري للبطارية يتم أخذه بجدية كبيرة والمصنعون يختارون تقنيات حفظ متفاوتة.

*
إن تقنيات التجميع المعقدة تجعل إزالة كل الغبار المعدني شيء أقرب إلى المستحيل. الخلايا ذا الفواصل فائقة النحافة من 20-25µm أكثر حساسية للشوائب من التصاميم الأقدم مع معدلات أخفض. فبينما خلية 1350mAh في مجموعة 18650 تستطيع تحمل فحص اختراق لسطحها بطول مسمار كامل، فإن الكثافة العالية 2400mAh تصبح كقنبلة موقوتة عن تأدية نفس الفحص.

*
يقوم مصنعو البطاريات بتطوير طرق التصنيع لتحسين الأمان وزيادة العمر التقويمي، والمشكلة الأساسية تكمن في الحالات النادرة المتجلية في تطور حالة القصر الكهربائي في الخلية. في مثل هذه الحالة، فإن وحدات الحماية الملحقة الخارجية تكون غير ذات تأثير لإيقاف حالة الهروب الحراري، وهذا ما حصل في العام 2006 حيث لبت بطاريات الليثيوم متطلبات الأمان ولكنها فشلت في الاستخدام العادي.

*
في حال وجود فواصل غير مستوية في بطارية الليثيوم، فإن هذا أيضاً قد يسبب فشلاً في الخلية. كما أن خفاف المنطقة الداخلية للبطارية يسبب انخفاضاً شديداً في الناقلية مما يؤدي لزيادة المقاومة الداخلية، والتي بدورها تسبب ظهور بقع ساخنة تضعف من متانة وسلامة الفاصل. فالحرارة دائماً هي العدو الأول للبطاريات.

*
عند ارتفاع حرارة البطارية بشكل كبير جداً، فيجب عندها إزالة الأجهزة القريبة من المواد القبلة للاشتعال مباشرة ونقلها إلى مكان ذو سطح غير قابل للاحتراق. وإذا أمكن ذلك، فيجب وضع اللابتوب أو الهاتف الخلوي المتضرر في العراء وتركه يحترق بعيداً. يجب الانتباه هنا بأن بطارية ليثيوم أيون لا تحتوي أي معادن وبالتالي لا تتفاعل مطلقاً مع حالة الإطفاء بالماء.

*
عند حدوث الهروب الحراري، فإن الحرارة المرتفعة للخلية المتضررة يمكن أن يمتد إلى باقي الخلايا، مسبباً تذبذباً في الاستقرار الحراري لها أيضاً. وبالتالي فإن التفاعل المتسلسل سيسبب تدمير البطارية خلال ثواني معدودة، لزيادة الأمان، يجب على البطارية أن تحتوي على مقسمات لمنع الخلية المتضررة بإلحاق الأذى بالخلايا المجاورة.

*
الشكل 2.3 يبين حاسباً محمولاً معطلاً جراء فشل بطارية الليثيوم أيون الخاصة به.

*

*
إن فشل بطاريات الليثيوم الحراري لا يتعلق فقط بالليثيوم بل أيضاً هناك فشل حراري لبطاريات النيكل والحمض-رصاص، ومعظم أسباب الفشل لجميع البطاريات تكون نفسها ألا وهي تآكل أو ذوبان الفواصل الداخلية بين الخلايا مما ينتج عنه قصر كهربائي يولد حرارة كبيرة تدمر البطارية.

*
يجب التنويه إلى أن بطاريات الليثيوم أيون الصغيرة المستخدمة في الهواتف الخلوية هي آمنة لدجة كبيرة ولا تتطلب دارات حماية كبيرة، بالتالي فقط المجموعات الكبيرة للبطاريات تتطلب حمايات متعددة ومن أنواع محددة.

*
5.3 صيانة بطارية الحاسب المحمول (Maintain Laptop Battery):

*
إن معظم بطاريات الحواسيب المحمولة هي بطاريات ذكية، أي أن المجموعة تتألف من جزأين: خلايا كيميائية ودارات رقمية. في حال كانت الخلايا ضعيفة، فإن استبدال الخلايا يعتبر حلاً اقتصادياً، ولكن خلايا بطاريات الليثيوم لا تباع على نطاق واسع كما هي الحال مع بطاريات النيكل، ومعظم المصنعين يبيعون فقط البطارية كما هي، ويعود ذلك بسبب معايير الأمان المتبعة مع بطاريات الليثيوم، لأن استبدال الخلايا يتطلب تطابقاً شبه كامل بين سعات الخلايا المستبدلة.

*

قد تحوي بطارية الحاسب المحمول على خلية ضعيفة واحدة، ومعدل النجاح في استبدال الخلية المتضررة يعتمد على ارتباطها مع الخلايا الأخرى. فجميع الخلايا في المجموعة يجب أن تمتلك سعات متشابهة لأن الممانعة تقصر من عمر المجموعة. وأكثر من ذلك فإن حالة الشحن لجميع الخلايا التي تُشحن لأول مرة يجب أن تكون عند مستوى شحن واحد، وجهود الدارة المفتوحة ينبغي أن تصل لـ 10% لكل واحدة.

*
إن تلحيم الخلايا هو الطريق الأنسب للحصول على اتصال موثوق، حيث يجب الحد من الحرارة المنتقلة للخلايا خلال التلحيم وذلك لمن الحرارة الداخلية من التأثير على حالتها الكيميائية.

*
إن بطارية SMBus النموذجية لديها 5 وصلات أو أكثر، تتضمن قطبي البطارية + و – وقطب الساعة وقطب البيانات وقطب حساس الحرارة. إن الاتصال يكون عادة غير معنون، على أية حال، القطبان + و – يكونان عادة متوضعان عند الحافة الخارجية للمتصل والوصلات الداخلية تختص بالبيانات ونبضات الساعة.

*
(في نظام السلك الواحد يتم دمج منفذ البيانات مع الساعة من أجل الحرص على السلامة، ويتم سحب مأخذ حساس الحرارة إلى خارج البطارية) الشكل 3.3 يبين بطارية ذات 6 وصلات.

*http://www.syr-res.com/pictures/32534905.jpg

*

بعض البطاريات تكون مجهزة بمفتاح حالة صلبة والذي يكون على الوضعية Off بشكل طبيعي عند عدم وجود اي جهد على أطراف البطارية. إن وصل نهاية المفتاح عادة للأرض يسبب تشغيل البطارية، وإذا لم تعمل هذه الطريقة، فإن المجموعة قد تكون بحاجة لشيفر خاصة من أجل تنشيطها، حيث يقوم مصنعو البطاريات بالاحتفاظ بهذه الشيفرات ويحيطونها بشيء من السرية.

*
لإيجاد النهايات الصحيحة نستخدم جهاز الآفو لإيجاد قطبي البطارية السالب والموجب وتحديد القطبية كذلك. إذا لم يتوافر على الأقطاب أي جهد، فإننا بحاجة لتنشيط مفتاح الحالة الصلبة من الحالة Off.

*
نقوم بوصل الآفوميتر للنهايات الخارجية، ثن نأخذ مقاومة قدرها 100Ω أو حسب المتطلبات، ونربط إحدى النهايات للأرض، ومع النهاية الأخرى نقوم بلمس كل نهاية مع مراقبة حالة مقياس الفولت.

*
إن لم يظهر أي جهد، فإن البطارية قد تكون منتهية الصلاحية، أو أن المجموعة تتطلب كود أمني. إن استخدام المقاومة ذات القيمة 100Ω يمكن اعتبارها منخفضة بشكل كافٍ من أجل تشغيل الدارة الرقمية ومرتفعة كفاية من لحماية البطارية ضد أي قصر كهربائي محتمل.

*
إن تأمين الاتصال مع نهايات البطارية في هذه الحالة يجب أن يفعل أو يمكن عملية الشحن وغذا توقف تيار الشحن بعد 30sec فإن الكود الأمني يكون مطلوباً تفعيله، وهذا صعب إن لم يكن مستحيلاً دون معرفة الرمز الصحيح.

*
بعض مصنعي البطاريات يضيفون مفتاح تحديد نهاية عمر البطارية حيث يعمل على إطفاء البطارية عند وصولها إلى عمر محدد أو عدد دورات محدد.

*
من أجل تحديد الحالة الحرارية للبطارية، نقوم بوصل الثيرموستور خلال الشحن والتفريغ من أجل حماية البطارية ضد التسخين الزائد المحتمل، حيث نستخدم جهاز الآفوميتر لإيجاد المقاومة الحرارية الداخلية، إن أكثر المقاومات الحرارية شيوعاً هي بحدود 10kΩ مثل الـ NTC التي تكون قيمتها 10kΩ عند درجة حرارة 20°C حيث تتناقص قيمتها مع ارتفاع درجة الحرارة، والعكس بالنسبة للمقاومة الحرارية الموجبة PTC التي تزداد مقاومتها مع ازدياد درجة الحرارة. بعد استبدال مجموعة الخلايا فإن البطارية تحتاج لبعض عمليات فرز تحديد/تثبيت.

*
إن دارات بعض البطاريات الذكية يجب أن تبقى في وضعية التشغيل عند استبدال خلاياها، لأن فصل الجهد لجزء من الثانية يسبب إزالة فعلية للبيانات من الذاكرة. حيث أن البيانات الضائعة قد تحتوي على قيمة مقاومة تحويلات رقمية مشوشة عن عداد كولمب.

*
للحصول على تشغيل مستمر خلال شحن الخلايا، يجب تأمين مصدر قدرة ثانوي عبر مقاومة 100Ω للدارة قبل الفصل ومن ثم تتم إزالة المصدر فقط بعد تشغيل الدارة مجدداً من الخلايا الجديدة. إن أي أحد يريد إصلاح بطاريات SMB يجب أن يكون حذراً مع قصية التوافق. فبعض الـ SMB تسمح ببعض التفاوت، وهذا قد يسبب مشاكل عند وصل مجموعات البطارية مع شواحن خارجية. يجب التأكد من توافق بطاريات SMB التي تم إصلاحها مباشرة قبل الاستخدام.

*
1.5.3 بعض الإرشادات عند إصلاح مجموعات البطارية:

  •   يجب فقط وصل الخلايا المتوافقة فيما بينها ولديها حالة شحن متساوية والابتعاد عن وصل الخلايا من كيميائيات أو أعمار أو سعات مختلفة.
  •   يجب عدم شحن أو تفريغ بطارية الليثيوم أيون دون دارات حماية متصلة حيث يجب مراقبة كل خلية على حدى.
  •   يجب تضمين حساس حرارة يقلل من تيارات التسخين الزائدة.
  •   يجب تطبيق شحن بطيء فقط إذا كان للخلايا حالة شحن مختلفة.
  •   يجب الانتباه عند استخدام خلايا غير معروفة تماماً لأن بعضها قد لا يحتوي على مستوى عالي من ميزات الأمان الفعلية.
  •   يجب الانتباه لقطبية بطاريات الليثيوم فعكس قطبيتها يسبب مشاكل كثيرة.
  •   يجب عدم شحن بطاريات الليثيوم المتضررة أو التي تملك جهد أقل من 1.5V/cell.
  •   عند إصلاح بطاريات ليثيوم أيون يجب التحقق من أن كل خلية متصلة مع دارة الحماية للبطارية.

*

6.3 الذاكرة بين الوهم والحقيقة (Memory Fact or Myth):

*
خلال سنوات ظهور بطاريات NiCd بين الأعوام 1970-1980، فإن أكثر أعطال البطاريات ومشاكلها كانت تلقى على عاتق “الذاكرة”، وهي كلمة مشتقة من مصطلح “الذاكرة الدورية”، وهذا يعني أن بطاريات النيكل تسطيع تذكر مقدار الطاقة التي صرفتها خلال عمليات التفريغ السابقة وبالتالي لا تقوم بتسليم الطاقة المتبقية كما في السابق. بالنسبة للتفريغ فهو واجب منتظم. إن التحسينات في تقنيات البطاريات أزالت عملياً ظاهرة “ذاكرة التدوير”.

*
الشكل 4.3 يبين مراحل التشكل البلوري والتي تحدث لخلية النيكل عند زيادة شحنها وعدم تفريغها بشكل كامل دورياً. التوسيع الأول يبين طبقة الكادميوم في البنية الكريستالية الطبيعية، والتي في المنتصف تظهر تشكل البلورات في المراحل المتقدمة، والشكل الثالث يبين بعض من إعادة التبلور.

*

*

يحدث التشكل البلوري الكريستالي كل بضعة شهور عند زيادة شحن البطارية وعدم تطبيق تفريغ عميق لها بشكل دوري.

*
إن بطاريات النيكل الحديثة لا تتأثر بظاهرة وجود الذاكرة ولكنها تعاني من ظاهرة التشكل البلوري الكريستالي. إن مادة الكادميوم النشطة يتم تطبيقها على طبقة الالكترود السالبة، ولكن مع الاستخدام الخاطئ فإن التشكل البلوري سيحدث مؤدياً بذلك لتقليل المنطقة السطحية للمادة الفعالة. وهذا يخفض من أداء البطارية.

*

في المراحل المتقدمة، فإن الحواف الحادة لبلورات الكريستال ستقوم بثقي الفاصل مسببة تفريغ ذاتي عالي يحدث قصراً كهربائياً. إن تعبير “الذاكرة” في بطاريات النيكل الجديدة يشير إلى ظاهرة التشكيل البلوري الكريستالي أكثر من إشارته لمصطلح “الذاكرة الدورية”.

*

بكل الأحوال، إن استعادة البطارية في الأغلب تكون ممكنة عن طريق تطبيق تفريغ ثانوي يدعى “إعادة التكييف”. وإعادة التكييف هذه هي عبارة عن تطبيق تفريغ بطيء والذي يجر البطارية إلى نقطة جهد القطع بحوالي 0.4V/cell أو أقل. إن الاختبارات التي أجراها الجيش الأمريكي تشير إلى أن بطاريات NiCd تحتاج إلى تفريغ بحدود 0.6V/cell على الأقل من أجل التخلص من التشكيلات البلورية الأكثر تصلباً. خلال هذا التفريغ التصحيحي، يجب أن يبقى التيار منخفضاً من أجل تقليل عكس الخلية، الشكل 5.3 يبين جهد البطارية خلال تفريغها إلى 1V/cell متبوعة بتفريغ ثانوي بحدود 0.4V/cell.

*