تفاوت باتری لیتیومی و سرب اسیدی

تفاوت باتری لیتیومی با سرب اسیدی در چیست؟ بکارگیری باتری های لیتیم یون در ابزارهای کوچکی مانند لپتاپ ها و گوشی های هوشمند به صورت امری عادی درآمده است. از طرف دیگر امروزه تولید خودروهای الکتریکی دارای جذابیت زیادی برای بسیاری از شرکت ها بوده و در نتیجه تکنولوژی باتری های لیتیم یون در قالب های بزرگ نیز در حال گسترش می باشد.

معمولا باتری یو پی اس برای دستگاه های برق اضطراری از باتری های اسید سرب سربسته (خشک) ساخته شده اند. این نوع باتری ها با توجه به ویژگی هایی چون هزینه نهایی، میزان ذخیره انرژی، امنیت و قابل اطمینان بودن و  با در نظر داشتن میزان هزینه بهای این خصوصیات، هنوز به باتری های لیتیم یون ترجیح داده می شوند.

در این مقاله از کیان باتری به بررسی و مقایسه این دو نوع باتری برای دستگاه های برق اضطراری و باتری خودرو های هیبریدی پرداخته است و میزان هزینه نهایی و فواید و معایب آنها را بررسی نموده است. در این مطلب فواید این نوع باتری به این ترتیب آمده است :

پیشنهاد می کنیم قبل از مطالعه ادامه مطلب فیلم زیر را جهت درک تفاوت بین باتری لیتیومی و سرب اسیدی تماشا نمایید:

باتری های سرب اسیدی یا Lead acid

این باتری قدیمی‌ترین سیستم باتری قابل شارژ است. اسید سرب سخت، مقاوم و مقرون‌به‌صرفه است ولی انرژی کمی را در خود نگه می‌دارد و تعداد چرخه‌ی محدودی هم دارد. اسید سرب برای ویلچرها، اتومبیل‌های زمین گلف، حامل‌های کارکنان، برق اضطراری و منبع تغذیه‌ی اضطراری یا UPS استفاده می‌شود. سرب سمی است و نمی‌توان آن را به‌صورت زباله دفن کرد.

باتری های لیتیوم-یون یا Li-ion

از باتری های Li-ion در بسیاری از کارها استفاده می‌شود که قبلاً به کمک باتری‌های نیکلی و سربی انجام می‌شدند. برای حفظ ایمنی Li-ion به یک مدار حفاظت نیاز دارد. این باتری از انواع دیگر گران‌تر است اما تعداد چرخه‌ی بالا و نگهداری کم باعث کاهش قیمت هر چرخه نسبت به بسیاری از ترکیب‌های شیمیایی دیگر می‌شود.

 Li-ion دارای انواع مختلفی است که با ماده‌ی فعال آن‌ها یعنی کبالت، منگنز، فسفات و تیتانات نام‌گذاری می‌شوند.

مقاله پیشنهادی: باتری لیتیوم پلیمری Li-PO

تفاوت اصلی باتری لیتیومی و سرب اسیدی

باطری های سرب و لیتیوم ممکن است کاملا شبیه باشند. این می تواند یک شیوه بازاریابی قدیمی باشد تا مصرف کنندگان را به فناوری جدید متقاعد کند. با این حال، زمانی که آنها را انتخاب می کنید، تفاوت باتری لیتیومی و سرب اسید بیشتر نمایان می شود.

باتری های سرب اسیدی نسبت به باتری های لیتیومی قدیمی تر هستند و برای سالیان طولانی مورد استفاده قرار گرفته اند. با گذشت زمان و پیشرفت علم و فناوری، نوع جدیدی از باتری ها به نام باتری های لیتیوم-یونی ظهور کردند.

باتری های لیتیوم-یونی از لحاظ اندازه نسبت به باتری های سرب اسیدی کوچکتر بوه و نیاز به نگهداری کمتری دارند و از نظر زیست محیطی نسبت به باتری های سیلد اسید، ایمن تر و بی خطرتر هستند.

تفاوت های عمده این دو باتری لیتیومی و سرب اسیدی عبارتند از:

• ترکیبات شیمیایی:

در باتری سرب اسید از اکسید سرب به عنوان آند و از سرب به عنوان کاتد استفاده شده است و از اسید سولفوریک نیز به عنوان الکترولیت استفاده می شود، اما در باتری لیتیوم-یونی، از گرافیت به عنوان آند، از اکسید لیتیوم به عنوان کاتد و از نمک به عنوان گرافیت استفاده می شود.

• اثرات زیست محیطی:

باتری های سرب اسیدی حاوی ۶% تا ۱۸% سرب هستند که یک فلز سنگین و سمی به شمار می رود، از این رو برای دفع به مراقبت بیشتری نیاز دارند، اما به دلیل اینکه لیتیوم جزو مواد بی خطر برای طبیعت به شمار می رود، باتری های لیتیومی از نظر زیست محیطی ایمن هستند.

• تفاوت قیمت دو باتری Li-ion و Lead Acid:

برای ساخت باتری های لیتیوم-یونی به دلیل داشتن مدار محافظ جهت نظارت بر ولتاژ و جریان، خیلی گران تر از باتری های سرب اسیدی می باشند.

• تفاوت وزنی مابین سرب و لیتیوم

 باطری های سربی به خاطر وجود صفحات سرب در داخل آنها بطور قابل توجهی سنگین تر هستند.

• تفاوت برچست سرب اسید با لیتیوم

باطری های سرب با برچسب “باطری اسید سرب” برچسب گذاری می شوند و علامت “Pb” را دارند. باطری لیتیوم یک برچسب مخصوص به همراه نماد «Li» دارد.

• مدت زمان شارژ

• بزرگترین تفاوت در پایداری شیمیایی است

باطری های سرب و لیتیوم دارای ترکیبات شیمیایی متفاوت هستند. انواع اسید سرب باطری ها دارای مقاومت شیمیایی پایداری هستند. با اینحال اسید سولفوریک رقیق در داخل انسداد می تواند باعث سوزش پوست در صورت ترک یا شکاف در باطری شود. بعضی از گازهای هیدروژن فرار می توانند در طول شارژ محل مورد نظر، فرار کنند.

از طرف دیگر باطری های لیتیوم کبالت-اکسید ممکن است هنگام پرشدن بیش از حد خود آتش بگیرند.   دانشمندان باطری، با توسعه ی مدل های بی خطرتر لیتیوم یون فسفات، باعث بهبود تکنولوژی شده اند. با این حال، این حجم از توسعه، همچنان کم است و همیشه برای مشتریان بی تجربه قابل قبول نیست.

مقایسه باتری های سیلد اسید با باتری های لیتیومی

جدول زیر اطلاعات مفید و مختصری در زمینه مقایسه و فرق بین باتری سرب اسید و لیتیومی در اختیار شما قرار داده است:

بزرگترین مزایای باتری سرب اسیدی نسبت به لیتیومی چیست؟

    •    تکنولوژی آن شناخته شده است

باتری کادمیوم حدود 25 تا 30 سال است که شناخته شده و استفاده می شود و تکنولوژی تولید آن بسیار قوی و پیشرفته است.

    •    بدون قطعات الکترونیکی درونی

باتری سرب اسید برخلاف لیتیوم، قطعات الکترونیکی درونی ندارد. بنابراین باتری سرب اسید می تواند جریان الکتریکی بالا، دما و تخلیه شارژ را تحمل کند؛ در حالی که باتری لیتیوم اینطور نیست. در باتری لیتیوم، این قطعات الکترونیکی درونی، باتری را در شرایط سخت خاموش می کنند که می تواند کاربر را دچار مشکل کند.

    •    پایدار و مقاوم

باتری سرب اسید بسیار مقاوم و سخت است. در شرایط دشوار مانند دما و جریان برق بسیار بالا، این باتری کارایی خود را حفظ می کند. باتری سیلد اسید در ابزار بزرگ تر همچون باتری لیفتراک برقی و موتور برق ها که جریان برق بالایی نیاز دارند، بسیار کاربرد دارد.

بزرگترین مزایای باتری های لیتیوم چیست؟

• تخلیه خود به خودی شارژ در آن بسیار محدود است.

باتری لیتیوم قادر است سطح شارژ خود را تا مدت زمان های طولانی حفظ کند. به عنوان مثال اگر کار با ابزار الکترونیکی در عصر جمعه با شارژ 50% متوقف شود، دوشنبه صبح که مجددا شروع به کار با وسیله می کنید، مشاهده میشود که تقریبا 50% شارژ را حفظ کرده است. این یک مزیت بزرگ نسبت به باتری های سرب اسید است که در آن تخلیه خود به خودی شارژ وجود دارد.

•  وزن کمتری دارد

این نوع باتری سبک تر و کوچک تر از سرب اسید است. این امر باعث راحتی کاربر می شود و قابلیت استفاده در وسایل الکترونیکی کوچک را داراست.

    •    قابلیت شارژ مجدد به دفعات بسیار بالا را دارد

باتری لیتیوم می تواند حدود دو برابر بیشتر از باتری سرب اسید شارژ مجدد شود. باترِی لیتیوم می تواند در حدود 2000 بار شارژ مجدد شود در حالی که بانری کادمیوم حدود 800 تا 1000 بار قابلیت شارژ مجدد دارد.

مزایای باتری های لیتیوم یونی در مقایسه با سیلد اسید

• عمر مفید بیشتر  باتری های یون-لیتیم و در نتیجه کاهش دفعات تعویض باتری های UPS و همچنان اطمینان بیشتر به عدم خرابی باتری ها
• سبکی این نوع باتری ها در مقیاس میزان معینی از انرژی ذخیره شده
• بیشتر بودن دفعات شارژ و دشارژ تقریبا تا 10 برابر
• زمان بسیار بیشتر دشارژ شدن در مواقع عدم استفاده
• زمان کوتاهتر در حین شارژ تا میزان 4 برابر و یا بیشتر

آیا باتری های لیتیومی می توانند جایگزرین باتری های سرب اسیدی خودرو ها شوند؟

مشکل اصلی باتری ماشین است که خودرو باید به کمک باتری استارت بزند و شروع به کار کند که این کار نیاز به قدرت بالایی دارد، در حال حاضر بعضی از باتری های اسید سرب به عنوان باتری های استارت استفاده می شود. این یک مشکل برای جایگزینی باتری های لیتیوم یون است.

با وجودی که باتری های لیتیوم یون در مقایسه با باتری های سرب اسید بر حسب عملکرد (مانند چگالی انرژی، تخلیه جریان بالا و طول عمر) مزایایی دارند، یکی از مهمترین عملکرد شروع باتری، جذب ولتاژ ناپایدار خروجی ژنراتور است.

خازن به عنوان یک تنظیم کننده ولتاژ عمل می کند. این باتری سرب اسید مناسبتری نسبت به باتری لیتیوم یون است زیرا آن بیش از حد است. علاوه بر این، باتری لیتیوم یون باید با یک سیستم مدیریت باتری مجهز شود، در غیر این صورت خطرات ایمنی وجود خواهد داشت که هزینه استفاده از باتری را نیز افزایش می دهد.

علاوه بر این، قیمت باتری های سرب اساسی بسیار پایین تر از قیمت باتری های لیتیوم یون است. جایگزینی باتری های سرب اسید با باتری های لیتیوم یون می تواند هزینه های جایگزینی 2-3 برابر بیشتر یا حتی بیشتر باشد.

شرکت های تولید کننده خودرو انگیزه ای برای جایگزینی یک اجزای بالغ با یک چیز گران تر ولی کمی مفید تر را ندارد. در آینده نزدیک شاید باتری های لیتیوم یون یا سایر انواع باتری و یا سایر راه حل های فنی مانند وسایل الکتریکی باتری های اسید سرب جایگزین کنند

آیا به دلیل آنکه در آینده نزدیک احتمال حذف سیستم های اسید سرب وجود دارد، باید از خرید سیستم های سرب اسیدی خودداری کرد؟

باتری سرب اسیدی تا آینده نزدیک وجود خواهند داشت. باتری های سرب اسیدی ارزان تر و پایدارتر هستند و در صنعت ابزار شارژی همچنان استفاده خواهند شد. مشتریان باید با توجه به نیاز و شرایط خود تصمیم بگیرند، زیرا هر دو تکنولوژی تا مدتی ادامه خواهند داشت.

کدام نوع باتری برای مکانهای سردسیر مناسبتر است؟

مشتریانی که در مکان های سردسیر یا گرمسیر زندگی می کنند، اغلب از باتری سرب اسید استفاده می کنند. این نوع باتری بر خلاف لیتیوم تحت تاثیر دماهای شدید قرار نمی گیرد. این به آن معنی نیست که باتری لیتیوم نمی تواند در چنین شرایطی کارایی داشته باشد، اما کاربر باید از قرار دادن وسیله الکترونیکی خود در معرض دماهای شدید جلوگیری کند.