5/5 - (1 امتیاز)

در این مقاله راهنمایی آماده کرده‌ایم. راهنمایی که با آن بتوانید بهترین باتری قابل شارژ یا باتری ثانویه را انتخاب کنید. بین حداکثر زمان کارکرد، عمر طولانی، اندازه کوچک و کم هزینه ترین را انتخاب کنید. با ساینا باتری همراه باشید.

تاریخچه پیدایش باتری قابل شارژ

در سال 1836، جان اف دانیل، یک شیمی دان انگلیسی، یک باتری بهبود یافته تولید کرد که جریان ثابت تری نسبت به تلاش‌های قبلی برای ذخیره انرژی الکتریکی تولید می‌کند. در سال 1859، پزشک فرانسوی Gaston Planté اولین باتری قابل شارژ مبتنی بر سرب اسید را اختراع کرد. سیستمی که امروزه نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. تا آن زمان، همه باتری ها اولیه بودند. به این معنی که نمی‌توانند دوباره شارژ شوند.

پیشنهادی: باتری سیلد لید اسید چیست را مطالعه کنید.

در سال 1899، والدمار یونگنر از سوئد، باتری نیکل کادمیوم (NiCd) را اختراع کرد. از نیکل به عنوان الکترود مثبت (کاتد) و کادمیوم به عنوان منفی (آند) استفاده می‌کرد. هزینه‌های بالای مواد در مقایسه با سرب، استفاده از آن را محدود می‌کند. دو سال بعد، توماس ادیسون آهن را جایگزین كادمیوم كرد. این باتری را آهن نیكل (NiFe) نامیدند. انرژی خاص کم، عملکرد ضعیف در دمای پایین و خود تخلیه زیاد موفقیت باتری آهن نیکل را برهم زد.

تنها در سال 1932 بود که شلخت و آکرمن به جریان‌های بار بیشتری دست یافتند و با اختراع صفحه قطب متخلخل ، طول عمر NiCd را بهبود بخشیدند. در سال 1947 ، گئورگ نویمان موفق به پلمپ سلول شد.

برای سال‌های طولانی ، NiCd تنها باتری قابل شارژ برای برنامه‌های هوشمند و قابل حمل بود. در دهه 1990، محیط بانان در اروپا نگران آسیب‌هایی بودند که هنگام دفع NiCd با بی احتیاطی متحمل شد. دستورالعمل باتری 2006/66 / EC اکنون فروش باتری NiCd در اتحادیه اروپا را محدود می‌کند. مگر برای موارد خاص صنعتی که هیچ جایگزینی برای آن‌ها مناسب نیست. گزینه دیگر نیکل – فلز – هیدرید (NiMH) است. یک باتری سازگار با محیط زیست که شبیه به NiCd است.

مقایسه باتری های قابل شارژ

باتری های قابل شارژ نقش مهمی در زندگی ما دارند. بسیاری از کارهای روزانه ما با دستگاه‌هایی است که بدون توانایی شارژ مجدد قابل تصور نیست. متداول ترین باتری های قابل شارژ سرب اسید، نیکل-فلز-هیدرید، نیکل کادمیوم و یون لیتیوم هستند. در اینجا خلاصه ای از مشخصات آن‌ها آورده شده است.

باتری سرب اسید

این قدیمی ترین سیستم باتری قابل شارژ است. اسید سرب ناهموار است ، در صورت سو ab استفاده از آن قابل اغماض است و قیمت آن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است ، اما دارای انرژی خاص کم و تعداد چرخه محدود است. از اسید سرب برای صندلی های چرخدار ، اتومبیل های گلف ، نفربر ، روشنایی اضطراری و منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) استفاده می شود. سرب سمی است و نمی توان آن را در محل دفن زباله دفع کرد.

باتری نیکل کادمیوم

از NiCd بالغ و کاملاً فهمیده شده در مواردی استفاده می شود که به طول عمر بالا ، جریان تخلیه زیاد و دمای شدید نیاز باشد. NiCd یکی از مقاوم ترین و با دوام ترین باتری ها است. این تنها شیمی است که امکان شارژ سریع با حداقل استرس را فراهم می کند. برنامه های اصلی عبارتند از ابزارهای برقی ، تجهیزات پزشکی ، هواپیمایی و UPS. به دلیل نگرانی های زیست محیطی ، NiCd با سایر مواد شیمیایی جایگزین می شود ، اما به دلیل سوابق ایمنی خوب ، وضعیت خود را در هواپیما حفظ می کند.

باتری نیکل فلز هیدرید

به عنوان جایگزین NiCd عمل می کند زیرا فقط دارای فلزات سمی خفیف است و انرژی ویژه بالاتری را تأمین می کند. NiMH برای ابزار پزشکی ، اتومبیل های هیبریدی و کاربردهای صنعتی استفاده می شود. NiMH همچنین در سلولهای AA و AAA برای استفاده مصرف کننده موجود است.

باتری لیتیوم یون

بیشتر فعالیت‌های تحقیقاتی امروز حول بهبود سیستم‌های مبتنی بر لیتیوم است. برای اولین بار توسط سونی در سال 1991 تجاری شد. این باتری مزایای زیادی دارد. از جمله می‌توان به انرژی خاص بالا، شارژ ساده، تعمیر و نگهداری آسان و بی خطر بودن برای محیط زیست اشاره کرد.

لیتیون یون جایگزین بسیاری از برنامه‌هایی شد که قبلاً توسط باتری های بر پایه سرب و نیکل کار می‌کردند. به دلیل نگرانی‌های ایمنی، لیتیوم یون به مدار محافظ نیاز دارد. این نوع باتری گرانتر از باتری های دیگر است. اما تعداد زیاد چرخه و نگهداری کم باعث کاهش هزینه هر چرخه در بسیاری از ساختار شیمی های دیگر می‌شود.

جدول زیر ویژگی‌های چهار سیستم باتری قابل شارژ را که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد مقایسه می‌کند. میانگین عملکرد را در زمان انتشار نشان می‌دهد. یون لیتیوم به انواع مختلف تقسیم می‌شود. که توسط مواد فعال آن‌ها نامگذاری شده است که عبارتند از کبالت ، منگنز ، فسفات و تیتانات.

پیشنهادی: انواع باتری لیتیوم یون را طالعه کنید.

جدول مقایسه باتری قابل شارژ

در این لیست محبوبیت پلیمر یون لیتیوم وجود ندارد که نام خود را از سیستم جداکننده و الکترولیت منحصر به فرد گرفته است. اکثر آنها یک نسخه ترکیبی هستند که با سایر Li-ion ها عملکرد مشترک دارند. همچنین ، لیتیوم-فلز قابل شارژ وجود ندارد ، باتری ای که پس از حل مشکلات ایمنی ، امکان تبدیل شدن به یک انتخاب باتری با انرژی خاص فوق العاده بالا و قدرت ویژه خوب را دارد. این جدول فقط باتری های قابل حمل را نشان می دهد و سیستم های بزرگی را که شبیه تصفیه خانه هستند را حذف می کند.پ

مشخصات	سرب اسید	نیکل کادمیوم	نیکل فلز هیدرید	لیتیوم یون – کبالت	لیتیوم یون – منگنز	لیتیوم یون – فسفات
انرژی خاص (Wh/Kg)	30-50	45-80	60-120	150-250	100-150	90-120
مقاومت داخلی	خیلی کم	خیلی کم	کم	متوسط	کم	خیلی کم
عمر چرخه (80% DoD)	200-300	1000	300-500	500-1000	500-1000	1000-2000
زمان شارژ (ساعت)	8-16	1-2	2-4	2-4	1-2	1-2
تحمل اضافه بار	زیاد	متوسط	کم	کم بدون شارژ قطره‌ای	کم بدون شارژ قطره‌ای	کم بدون شارژ قطره‌ای
خود تخلیه/ماه (دمای اتاق)	5%	20%	30%	>5%	>5%	>5%
ولتاژ سلول (اسمی)	2V	1.2V	1.2V	3.6V	3.7V	3.2-3.3V
ولتاژ قطع شارژ (V/Cell)	2.40 شناور 2.25	تشخیص شارژ کامل توسط امضای ولتاژ	تشخیص شارژ کامل توسط امضای ولتاژ	معمولا 4.20 برخی به ولتاژ بالاتر می روند	معمولا 4.20 برخی به ولتاژ بالاتر می روند	3.60
ولتاژ قطع تخلیه (V/Cell, 1C)	1.75V	1.00V	1.00V	2.50-3.00V	2.50-3.00V	2.50V
جریان پیک بار (بهترین نتیجه)	5C 0.2C	20C 1C	5C 0.5C	2C <1C	>30C <10C	>30C <10C
دمای شارژ	-20 تا 50 درجه سانتیگراد (-4 تا 122 درجه فارنهایت)	0 تا 45 درجه سانتیگراد (32 تا 133 درجه فارنهایت)	0 تا 45 درجه سانتیگراد (32 تا 133 درجه فارنهایت)	0 تا 45 درجه سانتیگراد (32 تا 133 درجه فارنهایت)	0 تا 45 درجه سانتیگراد (32 تا 133 درجه فارنهایت)	0 تا 45 درجه سانتیگراد (32 تا 133 درجه فارنهایت)
دمای تخلیه	-20 تا 50 درجه سانتیگراد (-4 تا 122 درجه فارنهایت)	-20 تا 65 درجه سانتیگراد (-4 تا 149 درجه فارنهایت)	-20 تا 65 درجه سانتیگراد (-4 تا 149 درجه فارنهایت)	-20 تا 60 درجه سانتیگراد (-4 تا 140 درجه فارنهایت)	-20 تا 60 درجه سانتیگراد (-4 تا 140 درجه فارنهایت)	-20 تا 60 درجه سانتیگراد (-4 تا 140 درجه فارنهایت)
نیاز به نگهداری	3-6 ماه (شارژ بالا)	تخلیه کامل هر 90 روز هنگام استفاده کامل	تخلیه کامل هر 90 روز هنگام استفاده کامل	تعمیر و نگهداری رایگان	تعمیر و نگهداری رایگان	تعمیر و نگهداری رایگان
الزامات ایمنی	از نظر حرارتی پایدار است	از نظر حرارتی پایدار است، محافظت از فیوز	از نظر حرارتی پایدار است، محافظت از فیوز	مدار محافظت اجباری	مدار محافظت اجباری	مدار محافظت اجباری
ساخته شده از	اواخر دهه 1880	1950	1990	1991	1996	1999
سمی بودن	خیلی زیاد	خیلی زیاد	کم	کم	کم	کم
بازده کولنبیک	-90%	-70% شارژ آرام -90% شارژ سریع	-70% شارژ آرام -90% شارژ سریع	99%	99%	99%
هزینه	کم	متوسط	متوسط	زیاد	زیاد	زیاد

جدول 1: مشخصات باتری های قابل شارژ که معمولاً استفاده می‌شوند. این ارقام براساس میانگین رتبه بندی باتری‌های تجاری در زمان انتشار است. باتری‌های ویژه با درجه بندی بالاتر از حد متوسط مستثنی هستند.

نکات مربوط به جدول

ترکیب کبالت، نیکل، منگنز و آلومینیوم چگالی انرژی را تا 250 وات ساعت / کیلوگرم افزایش می‌دهد.
عمر چرخه بر اساس DoD مخفف Depth of Discharge به معنای عمق تخلیه است. DoD کم عمق عمر چرخه را طولانی می‌کند.
عمر چرخه مبتنی بر تعمیر و نگهداری منظم باتری برای جلوگیری از حافظه است.
باتری‌های شارژ فوق العاده سریع برای هدف خاص ساخته شده‌اند.
خود تخلیه بلافاصله پس از شارژ بیشترین است. نیکل کادمیوم در 24 ساعت اول 10٪ از دست می‌دهد ، سپس هر 30 روز به 10٪ کاهش می‌یابد. دما و عمربالا باعث خود تخلیه می‌شود.
1.25 ولت سنتی است 1.20 ولت بیشتر رایج است. پیشنهادی: سردرگمی در ولتاژها را مطالعه کنید. (در حال آماده سازی)
تولیدکنندگان ممکن است ولتاژ را به دلیل (بازاریابی) مقاومت داخلی کم بالاتر ارزیابی کنند.
قادر به پالس های جریان بالا ؛ برای بهبودی نیاز به زمان دارد.
در زیر انجماد یون لیتیوم را شارژ نکنید. پیشنهادی: شارژ در دمای بالا و پایین را مطالعه کنید. (در حال آماده سازی)
تعمیر و نگهداری ممکن است به صورت یکسان سازی یا شارژ اضافی برای جلوگیری از سولفاتاسیون باشد.
مدار محافظ در اکثر یون‌های لیتیوم یوندر زیر 2.20V و بالاتر از 4.30V قطع می‌شود. تنظیمات مختلف ولتاژ برای لیتیوم-آهن-فسفات اعمال می‌شود.
بازده کولنبیک با شارژ سریعتر بالاتر است (که بخشی از آن به دلیل خطای خود تخلیه است).
ممکن است لیتیوم یون هزینه کمتری در هر چرخه نسبت به سرب اسید داشته باشد.
شارژ تاپینگ روی باتری‌ای که در سرویس یا ذخیره سازی است برای حفظ شارژ کامل و جلوگیری از سولفاتاسیون روی باتری های سرب اسید اعمال می‌شود.

نتیجه گیری

در این مقاله راهنما سعی کردیم جدولی برای شما تهیه کنیم که تفاوت باتری قابل شارژ یا باتری ثانویه را متوجه شوید. تا به شما کمک کند که بتوانید بهترین و مناسب‌ترین باتری را با توجه به نیاز خود انتخاب کنید. در همین راستا صمیمانه پذیرای سؤالات شما هستیم.

منابع

باتری یونیورسیتی