في هذه المقالة نعتزم من خلال تقديم مقارنة موجزة بين نوعين من البطاريات الشائعة في الصناعة، وهما Li-ion و Lead-acid ، توضيح الفروقات، والتشابهات، والمزايا لكل منهما مقارنة بالآخر من جوانب اقتصادية وفنية مختلفة، على أمل أنه بعد دراسة هذه المقالة، ستقوم باختيار نوع البطارية بناءً على الخصائص المطلوبة برؤية ومعرفة أوسع. وبالنظر إلى سوق الاستهلاك، تشير هذه المقالة إلى بطارية ليثيوم من طراز LiFePO4 وبطارية رصاص حمضية من طراز سيليد.

تكاليف الشراء

أهم جانب تتمتع به بطاريات الرصاص الحمضية السيليد مقارنة بالليثيوم هو الجانب الاقتصادي، حيث أن تكلفة شراء البطارية في الاستخدام المشترك لنوع الرصاص الحمضية السيليد أقل بكثير من نوع الليثيوم. يمكن أن تصل هذه الفجوة في التكلفة إلى حوالي ۳ أضعاف تكلفة بطارية ليثيوم مقارنة ببطارية رصاص حمضية عادية.

الكفاءة

واحد من أهم المعايير في اتخاذ القرار لاختيار ومقارنة البطاريات هو الكفاءة. تتمتع معظم بطاريات الليثيوم بكفاءة تبلغ ۹۵% أو أكثر، مما يعني أن ۹۵% من الطاقة المخزنة في البطارية متاحة للاستخدام. بينما تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية السيليد بمتوسط كفاءة يتراوح بين ۸۰ إلى ۸۵%. بعبارة أخرى، الطاقة الكهربائية التي يمكن الحصول عليها من بطارية ليثيوم أثناء التفريغ لا تعتمد كثيرًا على معدل التفريغ، ولكن في بطاريات الرصاص الحمضية، تنخفض هذه الكمية مع زيادة معدل التفريغ بالنسبة للسعة الاسمية.

عمر البطاريات في التطبيقات الدورية

كل مرحلة تفريغ وشحن البطاريات باستخدام مصدر خارجي تُسمى دورة العمل، وهي مقياس للتعبير عن عمر البطارية.

دورة عمر البطارية، التي تشير إلى عدد هذه الدورات التي يمكن أن توفرها البطارية خلال فترة حياتها، تختلف من نوع بطارية إلى آخر. هذه الكمية في بطاريات الليثيوم تكون على الأقل عدة مرات أكبر من بطاريات الرصاص الحمضية السيليد، مما يؤدي إلى عمر أطول لبطاريات الليثيوم وتأخير استبدال هذه البطاريات في التطبيقات الدورية مثل الأنظمة الشمسية.

وقت الشحن

تُشحن بطاريات الرصاص الحمضية بشكل أبطأ مقارنة ببطاريات الليثيوم. في بعض التطبيقات التي تتطلب دورات شحن وتفريغ مستمرة، يتم اعتبار سعة أكبر لبطاريات الرصاص الحمضية لتلبية احتياجات المشروع. ولكن في بطاريات الليثيوم، بسبب سرعة الشحن الأكبر، لا حاجة لتصميم بسعة أكبر، ويكون عدد البطاريات المطلوبة أقل.

الأداء في درجات الحرارة العالية والمنخفضة

في درجات الحرارة العالية، تتمتع بطاريات الليثيوم بأداء أفضل مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية، حيث أن بطاريات الليثيوم في درجة حرارة ۵۵ درجة مئوية لا تزال تتمتع بدورة عمر تفوق بطاريات الرصاص الحمضية بمقدار الضعف. بطاريات الليثيوم تتفوق في معظم الظروف الحرارية مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية، وتكون هذه الفجوة أكثر وضوحًا في درجات الحرارة العالية.

انخفاض درجة الحرارة يؤدي إلى انخفاض كبير في سعة جميع البطاريات الكيميائية. عند تقدير البطارية المطلوبة في مشروع في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة، يجب الانتباه بشكل خاص إلى موضوعي الشحن والتفريغ. بطاريات الليثيوم لا تقبل الشحن في درجات حرارة أقل من ۰ درجة مئوية، على الرغم من أن بطاريات الرصاص الحمضية تقبل تيارات شحن ضعيفة في درجات الحرارة المنخفضة.

لكن بطاريات الليثيوم في درجات الحرارة المنخفضة تتمتع بسعة تفريغ أكبر، على الرغم من أن موضوع شحن البطاريات يعتبر قيدًا.

نقطة يجب أخذها في الاعتبار في درجات الحرارة المنخفضة هي حالة بطاريات الليثيوم. إذا كانت البطارية قد تم تفريغها مؤخرًا، فإنها قد أنتجت ما يكفي من الحرارة لقبول الشحن، ولكن إذا أتيحت لها فرصة التبريد، فقد لا تقبل الشحن في درجة حرارة ۰ درجة مئوية.

شروط التركيب والتخزين

بطاريات الرصاص الحمضية والليثيوم كلاهما معزول ومغلق، مما يعني أنه لا توجد قيود على التركيب في هذه البطاريات، ويمكن تركيبها بشكل أفقي أو عمودي دون أي مشكلة. فقط في حالة بطاريات الرصاص الحمضية السيليد، يجب الانتباه إلى الفتحات الذاتية الموجودة في أعلى البطارية، والتي تم تصميمها لتفريغ الغازات الزائدة في ظروف معينة.

عند استخدام البطاريات بشكل متسلسل أو متوازي، يجب أن تتوافق البطاريات من جميع الجوانب مثل السعة، والجهد، وحالة الشحن، والمقاومة، والتكنولوجيا الكيميائية مع بعضها البعض. لا يمكن توصيل بطاريات الرصاص الحمضية والليثيوم في سلسلة واحدة. عند التركيب، يمكن توصيل عدد أكبر من بطاريات الرصاص الحمضية معًا بشكل متسلسل ومتوازي. ولكن بالنسبة لبطاريات الليثيوم، هناك قيود أكبر بسبب تنفيذ لوحة الدائرة. عامل آخر يحد من عدد بطاريات الليثيوم هو مسألة الحماية. إذا تجاوزت إحدى البطاريات حدود الحماية، فإن ذلك يؤدي إلى اضطراب في شحن وتفريغ المجموعة بأكملها.

يجب عدم تخزين بطاريات الليثيوم في حالة شحن كامل، بينما يعتبر ذلك أحد المتطلبات لبطاريات الرصاص الحمضية بسبب معدل التفريغ الذاتي الأعلى مقارنة ببطاريات الليثيوم.

في الأماكن التي يكون التركيب فيها صعبًا أو للتطبيقات القابلة للحمل مثل الدراجات النارية أو التطبيقات التي يكون الوزن فيها عاملًا حاسمًا مثل الروبوتات، يكون استخدام بطاريات الليثيوم أكثر منطقية، حيث أن بطاريات الليثيوم تزن في المتوسط ۵۵% أقل من بطاريات الرصاص الحمضية.

الختام

في مقارنة أداء بطاريات الرصاص الحمضية السيليد والليثيوم، توجد اختلافات تجعل استخدام هذه البطاريات مناسبًا في تطبيقاتها الخاصة. على الرغم من أن تحسين هيكل بطاريات الرصاص الحمضية، بما في ذلك زيادة عمرها، قد أدى إلى تغييرات في العديد من المجالات. إذا كنت بحاجة إلى نظام احتياطي للبطارية، فإن كلا النوعين من بطاريات الليثيوم والرصاص الحمضي يعدان خيارًا مناسبًا لذلك. ولكن في التطبيقات الدورية، تظهر بطاريات الليثيوم أداءً أفضل. ومع ذلك، فإن الجانب الاقتصادي للمشروع يعتبر عاملاً مهمًا في جميع الحالات.

مقارنة بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم

ورق نسخ A4

دعونا نتعرف أكثر على الأكياس القابلة للتحلل والصديقة للبيئة

ما هو البوليمر المقاوم للاشتعال؟

الدورة الخامسة للمؤتمرات الوطنية