كيف أدى التحول من بطاريات الرصاص الحمضية إلى بطاريات الليثيوم إلى دفع عجلة تطوير الدراجات الكهربائية

باعتبارها أداة سفر قصيرة المسافة وصديقة للبيئة ومريحة، اكتسبت الدراجات الكهربائية شعبية تدريجية في جميع أنحاء العالم في السنوات الأخيرة. ومن بينها الصين، باعتبارها الدولة الأكثر اكتظاظًا بالسكان في العالم، حيث سهّل ظهور الدراجات الكهربائية حياة مئات الملايين من الناس. ومع التقدم التكنولوجي والتغيرات في الطلب الاستهلاكي، خضع مصدر الطاقة للدراجات الكهربائية أيضًا للتحول من بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية إلى بطاريات الليثيوم الأكثر تقدمًا. لا يعمل هذا التحول على تحسين أداء الدراجات الكهربائية فحسب، بل يعزز أيضًا الابتكار والتطوير في الصناعة. من أجل السماح لمزيد من الناس بفهم تطوير بطاريات الدراجات الكهربائية، ستتعمق هذه المقالة في تطور تقنية البطاريات هذه وتأثيرها على تطوير الدراجات الكهربائية.

تاريخ تطور الدراجات الكهربائية

تم إطلاق الدراجات الكهربائية لأول مرة في اليابان في تسعينيات القرن العشرين، وكانت شركة ياماها واحدة من أوائل الشركات التي أطلقت الدراجات الكهربائية، ولكن في ذلك الوقت أطلق عليها معظم الناس اسم "الدراجات الكهربائية"، والتي كانت أيضًا السلف للدراجات الكهربائية. اكتسبت شهرة مبكرة في السوق بفضل دراجاتها الكهربائية المساعدة. كان تقديم الدراجات الكهربائية في اليابان في الأساس لحل مشكلة التنقل لمسافات قصيرة وسفر كبار السن في المدن. في ذلك الوقت، كانت الدراجات الكهربائية أثقل وزنًا ولديها سرعة قصوى أقل، لكنها كانت بالفعل وسيلة نقل مبتكرة في ذلك الوقت.

مع التطور السريع للأسواق مثل الصين وأوروبا، دخلت الدراجات الكهربائية تدريجياً مجال الرؤية العامة من سوق متخصصة. وخاصة في الصين، أصبحت الدراجات الكهربائية الوسيلة الرئيسية للنقل لمسافات قصيرة، وارتفع عددها بشكل كبير. ومع ذلك، مع تطور الاقتصاد الاجتماعي وتغير احتياجات المستهلكين، كشفت الدراجات الكهربائية المبكرة عن المزيد والمزيد من المشاكل: وزن السيارة الكبير، والقدرة المحدودة على التحمل، ووقت الشحن الطويل، والسرعة المنخفضة وما إلى ذلك. جعلت هذه العوامل طلب المستهلك على نماذج أكثر كفاءة وأخف وزناً وأطول قدرة على التحمل ملحًا، مما دفع مصنعي الدراجات الإلكترونية إلى استكشاف تكنولوجيا البطاريات الجديدة.

مقدمة عن بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم

قبل أن نفهم كيف تؤثر البطاريات على تطوير الدراجات الكهربائية، ما زلنا بحاجة إلى معرفة كيفية عمل البطاريات. يعتمد مبدأ عمل البطارية بشكل أساسي على عملية تحويل الطاقة الكيميائية إلى كهرباء. يتم إطلاق الإلكترونات من خلال تفاعل كيميائي داخل البطارية، مما يخلق تيارًا كهربائيًا لتشغيل الدراجة الإلكترونية. تختلف بطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة على نطاق واسع في البداية وبطاريات الليثيوم الأكثر شيوعًا حاليًا قليلاً في مبدأ العمل.

تعمل بطاريات الرصاص الحمضية عن طريق توليد تيار كهربائي من خلال تفاعل كيميائي بين الرصاص وأكسيد الرصاص وإلكتروليت حمض الكبريتيك. تحتوي بطارية الرصاص الحمضية على قطبين، موجب وسالب، وعند تفريغها، تتفاعل أيونات حمض الكبريتيك مع قطب الرصاص لتكوين كبريتات الرصاص، التي تنبعث منها تيار كهربائي. تتميز بطارية الرصاص الحمضية ببنية بسيطة وتكلفة منخفضة وتكنولوجيا ناضجة.

تخزن بطاريات الليثيوم الطاقة وتطلقها من خلال حركة أيونات الليثيوم بين الأقطاب الموجبة والسالبة. جوهر بطارية الليثيوم هو أن أيونات الليثيوم تتحرك من الموجب إلى السالب عند الشحن، ومن السالب إلى الموجب عند التفريغ. ونظرًا للوزن الخفيف والكثافة العالية للطاقة في الليثيوم نفسه، فإن بطاريات الليثيوم أخف وزنًا وأقوى من بطاريات الرصاص الحمضية، ويمكنها تخزين المزيد من الطاقة، ويمكنها توفير عمر بطارية أطول.

مقارنة بين مميزات وعيوب بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم

لذا، من أجل التمييز بشكل أفضل بين البطاريات، قمت هنا بتلخيص المزايا والعيوب. باختصار، الفرق بين بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم هو:

بطارية الرصاص الحمضية:

المميزات:

تكلفة منخفضة:من السهل الحصول على مواد الإنتاج، وتكلفة التصنيع المنخفضة، وهو التكوين القياسي للدراجات الكهربائية المبكرة.
التكنولوجيا الناضجة:بعد سنوات من التطبيق والتحسين، أصبحت تكنولوجيا إنتاج وإعادة تدوير بطاريات الرصاص الحمضية مثالية للغاية.
سلامة عالية:تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية بمخاطر منخفضة فيما يتعلق بالتسرب الحراري وهي مستقرة في البيئات القاسية.

سلبيات:

كثافة الطاقة المنخفضة:تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية بكثافة طاقة منخفضة، مما يؤدي إلى نطاق محدود للدراجات الكهربائية.
وزن أثقل:وزن بطارية الرصاص الحمضية أكبر، مما يزيد من الوزن الإجمالي للدراجة الكهربائية ويؤثر على تجربة القيادة.
دورة حياة قصيرة:دورات شحن وتفريغ أقل، وعمر خدمة قصير، ويجب استبدالها بشكل متكرر.
التلوث العالي:الرصاص والإلكتروليت الحمضي، إذا لم يتم التعامل معهم بشكل صحيح، سوف يسبب تلوث البيئة.

بطارية الليثيوم:

المميزات:

كثافة الطاقة العالية:تتمتع بطاريات الليثيوم بكثافة طاقة عالية، كما أن سعة التخزين تحت نفس الحجم أعلى بكثير من بطاريات الرصاص الحمضية.
خفيف الوزن:يقلل بشكل كبير من وزن الدراجة الكهربائية، ويحسن تجربة الركوب، ويزيد من القدرة على التحمل.
حياة طويلة:مع العديد من دورات الشحن والتفريغ، يمكن إعادة تدوير بطاريات الليثيوم عادةً آلاف المرات.
سرعة الشحن السريع:بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية، تتمتع بطاريات الليثيوم بوقت شحن أقصر، مما يحسن كفاءة السفر بشكل كبير.

سلبيات:

التكلفة العالية:إن تكلفة المواد وعملية إنتاج بطاريات الليثيوم أكثر تعقيدًا، والسعر الأولي أعلى من سعر بطاريات الرصاص الحمضية.
خطر الانفلات الحراري:هناك خطر الهروب الحراري في ظل ظروف مثل درجات الحرارة المرتفعة والشحن الزائد، الأمر الذي يتطلب نظامًا صارمًا لإدارة البطارية.
حساس للبيئة:متطلبات عالية لبيئة الشحن والتخزين. قد يؤثر الاستخدام غير السليم على أداء البطارية.

تأثير استبدال بطاريات الليثيوم ببطاريات الرصاص الحمضية على تطوير الدراجات الكهربائية

من التحليل والمقارنة أعلاه، وبالمقارنة مع ما تعرفه بالفعل، فإن مزايا بطاريات الليثيوم أكثر انسجامًا مع الطلب الحالي على تطوير الدراجات الكهربائية، واتجاه استبدال بطاريات الليثيوم ببطاريات الرصاص الحمضية لتصبح بطاريات دراجات كهربائية لا يمكن إيقافه. لقد أدى استبدال بطاريات الليثيوم بالدراجات الكهربائية إلى تغييرات إيجابية واضحة. تعمل بطاريات الليثيوم خفيفة الوزن وعالية الكثافة على تحسين مدى القيادة وسرعة ركوب الدراجات الكهربائية بشكل مباشر، ويمكن للراكبين التنقل بسهولة أكبر في المدينة. في حين تجعل الركوب أسهل وأكثر متعة، فإن العمر الطويل لبطاريات الليثيوم يقلل أيضًا من تكرار الاستبدال، مما يقلل من تكلفة استبدال البطارية بشكل متكرر للمستهلكين، ولا داعي للقلق بشأن شيخوخة البطارية بسرعة كبيرة مما يؤثر على أداء الدراجات الكهربائية. لقد جعل تطوير بطاريات الليثيوم الدراجات الكهربائية أكثر انسجامًا مع وتيرة واحتياجات الحياة الحضرية الحديثة.

عيوب بطاريات الليثيوم

ومع ذلك، فإن بطاريات الليثيوم أيون لها أيضًا بعض العيوب، مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية، فإن التكلفة العالية لبطاريات الليثيوم تثبط عزيمة العديد من مصنعي الدراجات الإلكترونية في البداية، وخاصة في طراز المستوى الأول، والذي لا يزال يشكل تحديًا. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن بطارية الليثيوم مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية، فإن الاستقرار أقل، كما زادت مشكلة الهروب الحراري لبطاريات الليثيوم من المتطلبات الفنية والإدارية للاستخدام الآمن، وأعتقد أن العديد من الناس تعلموا الكثير عن أخبار الاحتراق التلقائي للدراجات الكهربائية، مما يجعل العديد من المستهلكين قلقين بشأن الدراجات الكهربائية التي تعمل ببطاريات الليثيوم، كما يحتاج السوق إلى تعزيز الإشراف والتثقيف الأمني.

بطارية الليثيوم للتلوث البيئي

يتطلب إنتاج بطاريات الليثيوم عددًا كبيرًا من موارد المعادن النادرة، كما أن عملية التعدين والمعالجة لها تأثيرات محتملة على البيئة. في الوقت نفسه، تعد عملية إعادة تدوير بطاريات الليثيوم معقدة، وهناك متطلبات عالية للمعدات والتكنولوجيا. إذا تم التعامل معها بشكل غير صحيح، فلن تتسبب في تلوث البيئة فحسب، بل ستؤدي أيضًا إلى إهدار الموارد القيمة. لذلك، يحتاج اتجاه البحث والتطوير المستقبلي لبطاريات الليثيوم إلى تحسين سلامتها وحمايتها البيئية مع تحسين أدائها.

اتجاه التطوير المستقبلي لبطاريات الدراجات الكهربائية

لا يمكن إنكار أن ظهور بطاريات الليثيوم قد لعب دورًا كبيرًا في تطوير الدراجات الكهربائية. كما أنه يجعل الناس أكثر وأكثر ارتباطًا بالراحة التي توفرها الدراجات الكهربائية. في المستقبل، سيتم تطوير تكنولوجيا بطاريات الدراجات الكهربائية بشكل أكبر. تظهر تقنيات بطاريات جديدة مثل بطاريات الحالة الصلبة وبطاريات أيون الصوديوم. من خلال استخدام الإلكتروليتات الصلبة، تقلل بطاريات الحالة الصلبة من خطر الهروب الحراري ومن المتوقع أن توفر كثافة طاقة أعلى وعمر دورة أطول؛ تعتبر بطاريات أيون الصوديوم واحدة من البدائل المحتملة لبطاريات الليثيوم نظرًا لموارد الصوديوم الوفيرة والتكلفة المنخفضة. مع نضج هذه التقنيات الجديدة، سيتم تحسين أداء وسلامة الدراجات الكهربائية بشكل أكبر.

كيفية اختيار المورد المناسب لبطارية الدراجة الإلكترونية

جي اي بي(بطارية جنرال الكترونكس)تنتمي إلى شركة General Electronics Technology Co., LTD. وهي شركة مصنعة محترفة لبطاريات الليثيوم الخاصة بالدراجات الكهربائية.

منذ إنشاء مصنع GEB في عام 2009، ركزنا على البحث والتطوير لبطاريات الليثيوم الآمنة عالية الجودة، والتمسك بالمسار الفني لبطاريات LFP، ولم نتغير أبدًا. لم تحدث أبدًا حوادث سلامة بسبب بطارياتنا، مما اكتسب سمعة طيبة بين العملاء المحليين والأجانب، واختيار GEB هو اختيار بطاريات الليثيوم الآمنة.

في عائلة بطاريات الليثيوم، تعد البطاريات الثلاثية (NCM أو NCA) وبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) الأكثر استخدامًا في مجال تخزين الطاقة. تُستخدم البطاريات الثلاثية عادةً في سوق السيارات نظرًا لكثافتها العالية من الطاقة، في حين أن بطاريات LFP أفضل بكثير من البطاريات الثلاثية من حيث السلامة ومزايا التكلفة.

بالإضافة إلى ذلك، تستخدم GEB عملية غلاف بلاستيكي فريدة من نوعها، نظرًا للعزل الطبيعي والمقاومة الكيميائية للبلاستيك، فإن سلامة وحدة البطارية تتمتع بضمان أكبر، كما أن خصائص أداء الشحن في درجات الحرارة المنخفضة أفضل.

منتج رائج

بطارية دراجة كهربائية 48 فولت

توفر بطارية الدراجة الإلكترونية 48 فولت طاقة ومدى فائقين مقارنة ببطاريات 36 فولت. تُستخدم عادةً في الدراجات الإلكترونية الراقية ومجموعات التحويل، وتوفر عزم دوران وتسارعًا محسنين، وهي مثالية للتلال شديدة الانحدار والتضاريس الوعرة. كما تدعم الجهد العالي الرحلات الأطول، مما يجعلها مناسبة للتنقلات الطويلة والاستخدام الترفيهي. عادةً، تستخدم هذه البطاريات خلايا ليثيوم أيون لكثافة طاقة عالية وعمر طويل، كما أنها تتضمن ميزات أمان متقدمة للتشغيل الموثوق.

بطارية دراجة كهربائية 36 فولت