آیا باتری سرب اسید می تواند در دوران مدرن رقابت کند؟

4.8
(30)

پاسخ این سوال بله است. سرب اسید قدیمی ترین باتری قابل شارژ است که برای استفاده تجاری توسط پزشک فرانسوی گاستون پلانته در سال 1859 اختراع شد. با گذشت 150 سال، ما هنوز هیچ جایگزین مقرون به صرفه ای برای اتومبیل، صندلی چرخدار، اسکوتر، چرخ دستی گلف و سیستم های یو پی اس پیدا نکرده ایم. باتری سرب اسیدی سهم بازار را در مواردی حفظ کرده است که در آنها باتری های شیمیایی جدیدتر بسیار گران هستند.

شارژ باتری سرب اسید

سرب اسید خیلی سریع شارژ نمی شود. زمان شارژ معمولی 8 تا 16 ساعت است. شارژ دوره ای کاملاً اشباع برای جلوگیری از سولفاته شدن ضروری است و باتری باید همیشه در حالت شارژ ذخیره شود. رها کردن باتری در حالت دشارژ باعث سولفاته شدن می شود و ممکن است امکان شارژ مجدد وجود نداشته باشد.

یافتن ولتاژ ایده آل برای شارژ بسیار مهم است. ولتاژ بالا (بالاتر از 2.40 ولت برای هر سلول) باعث عملکرد بهتر در شارژ می شود.

باتری ها خودرویی دارای 6 سل هستند که شارژ ایده آل آن 14.4 ولت می باشد. یعنی اگر به ازای هر سل 2.4 ولت برای شارژ نیاز داشته باشیم برای یک باتری شارژ ایده آل 14.4 ولت می باشد.

روش های مختلف شارژ باتری ماشین
روش های مختلف شارژ باتری ماشین

تخلیه عمیق و سیکل شارژ و دشارژ

 

باتری سرب اسید چرخه عمیق را دوست ندارد. تخلیه کامل باعث فشار اضافی می شود و هر چرخه عمر باتری را از بین می برد. این ویژگی فرسودگی در درجات مختلف در مورد سایر مواد شیمیایی باتری نیز صدق می کند. برای جلوگیری از تحت فشار قرار گرفتن باتری در اثر تخلیه عمیق مکرر، یک باتری بزرگتر توصیه می شود. سرب اسید ارزان است اما در صورت نیاز به چرخه های کامل تکراری، هزینه های عملیاتی می تواند بیشتر از یک سیستم مبتنی بر نیکل باشد.

بسته به عمق تخلیه و دمای عملیاتی، اسید سرب مهر و موم شده 200 تا 300 سیکل تخلیه/شارژ را ارائه می دهد. دلیل اصلی عمر چرخه نسبتا کوتاه آن، خوردگی شبکه الکترود مثبت، تخلیه مواد فعال و انبساط صفحات مثبت است. این تغییرات در دمای عملیاتی بالاتر بیشتر دیده می شود.

چگالی و خود تخلیه گی

باتری سرب اسید یکی از کمترین چگالی انرژی را دارد که آن را برای دستگاه های قابل حمل نامناسب می کند. علاوه بر این، عملکرد در دماهای پایین حاشیه ای است. میزان خود تخلیه حدود 40 درصد در سال است که یکی از بهترین ها در باتری های قابل شارژ است. در مقایسه، نیکل-کادمیم این مقدار را در سه ماه خود تخلیه می کند. محتوای بالای سرب باعث می شود که اسید سرب برای محیط زیست ناسازگار باشد.

 

ضخامت صفحه

عمر باتری سرب اسیدی را می توان تا حدی با ضخامت صفحات مثبت اندازه گیری کرد. هرچه صفحات ضخیم تر باشند، عمر طولانی تری خواهند داشت. در حین شارژ و تخلیه، سرب روی صفحات به تدریج خورده می شود و رسوبات به پایین می ریزند. وزن باتری به خوبی نشان دهنده محتوای سرب و طول عمر آن است.

صفحات باتری های استارت خودرو حدود 0.040 اینچ (1 میلی متر) ضخامت دارند، در حالی که باتری های گاری گلف معمولی دارای صفحاتی بین 0.07 الی 0.11 اینچ (1.8 الی 2.8 میلی متر) هستند. باتری‌های لیفتراک ممکن است صفحاتی بیش از 0.250 اینچ (6 میلی‌متر) داشته باشند. بیشتر باتری‌های چرخه عمیق صنعتی از صفحات سرب-آنتیموان استفاده می‌کنند. این کار باعث بهبود عمر صفحه می‌شود اما گازگرفتگی و اتلاف آب را افزایش می‌دهد.

شما می توانید جهت خرید انواع باتری های سرب اسید سیلد از فروشگاه اینترنتی کیان باتری استفاده کنید.

 

باتری سیلد سرب اسیدی 

 

در اواسط دهه 1970، محققان باتری سرب اسیدی، باتری بدون نیاز به تعمیر و نگهداری ساختند که می تواند در هر موقعیتی کار کند. الکترولیت مایع به جداکننده های مرطوب ژل می شود و محفظه مهر و موم می شود. سوپاپ‌های ایمنی در هنگام شارژ، دشارژ و تغییرات فشار اتمسفر اجازه هواگیری را می‌دهند.

با توجه به نیازهای مختلف بازار، دو سیستم سرب اسید پدید آمد:

  • باتری های سرب اسید سیلد معمولی
  •  اسید سرب تنظیم شده با شیر بزرگتر valve regulated lead–acid (VRLA) که به دو گروه باتری ژله ای و ای جی ام تقسیم می شوند.
باتری سرب اسید شناور و باتری سیلد
تفاوت باتری سرب اسید FLOODED و باتری سرب اسید SEALED

هر دو باتری مشابه هستند. مهندسان ممکن است استدلال کنند که کلمه “سرب-اسید مهر و موم شده” یک نام اشتباه است زیرا هیچ باتری قابل شارژی را نمی توان کاملاً آب بندی کرد.

برخلاف باتری سرب اسیدی پر شده Flooded Battery ، هر دو SLA و VRLA با پتانسیل اضافه ولتاژ پایین طراحی شده اند تا از رسیدن باتری به پتانسیل تولید گاز خود در حین شارژ جلوگیری کنند زیرا شارژ بیش از حد باعث گازگرفتگی و تخلیه آب می شود. در نتیجه، این باتری ها هرگز نمی توانند با پتانسیل کامل خود شارژ شوند. برای کاهش خشکی، باتری های سرب اسیدی مهر و موم شده به جای سرب- آنتیموان از سرب-کلسیم استفاده می کنند.

تاثیر دما روی باتری

 

دمای کارکرد بهینه برای باتری سرب اسید 77 درجه فارنهایت معادل با 25 درجه سانتی گراد است. دمای بالا باعث کاهش طول عمر می شود. به عنوان یک دستورالعمل، هر 8 درجه سانتیگراد (15 درجه فارنهایت) افزایش دما، عمر باتری را به نصف کاهش می دهد. یک VRLA که به مدت 10 سال در دمای 25 درجه سانتیگراد (77 درجه فارنهایت) دوام می آورد، تنها برای 5 سال خوب است که در دمای 33 درجه سانتیگراد (92 درجه فارنهایت) کار کند. همان باتری اگر در دمای ثابت بیابان 41 درجه سانتیگراد (106 درجه فارنهایت) نگهداری شود، پس از 2 سال و نیم از کار می افتد.

باتری سرب اسیدی مهر و موم شده

شکل 1: باتری سیلد سرب اسید SEALED LEAD ACID BATTERY ( باتری که در ایران به عنوان باتری اتمی شناخته می شوند)

انواع باتری های سیلد سرب اسید
شکل 1 – باتری سیلد اسید

باتری سیلد سرب اسیدی دارای دشارژ 5 ساعت (0.2) و 20 ساعت (0.05 درجه سانتیگراد) است. زمان های تخلیه طولانی تر به دلیل تلفات کمتر، خوانش ظرفیت بالاتری را ایجاد می کند. سرب اسید در جریان های بار بالا عملکرد خوبی دارد.

باتری های ای جی ام AGM 

AGM یک نوع جدیدتر باتری سید سرب اسیدی است که از لایه های منسوج  فایبرگلاس بین صفحات استفاده می کند. مهر و موم شده است، بدون نیاز به تعمیر و نگهداری است یعنی نیاز به تعویض آب باتری ندارند.  صفحات آن مقاومت خوبی مقابل ضربه و لرزش زیاد دارند. تقریباً همه باتری‌های AGM نوترکیب هستند، به این معنی که می‌توانند 99 درصد اکسیژن و هیدروژن را دوباره ترکیب کنند. تقریبا هیچ آبی را در فرآینده شیمیایی از دست نمی دهند.

ولتاژ شارژ مانند سایر باتری های سرب اسیدی است. حتی در شرایط اضافه شارژ شدید، انتشار هیدروژن کمتر از 4 درصد تعیین شده برای هواپیما و فضاهای بسته است. خود تخلیه کم 1 تا 3 درصد در ماه امکان ذخیره سازی طولانی قبل از شارژ مجدد را فراهم می کند. هزینه AGM دو برابر نسخه سیلد شده با همان ظرفیت است. به دلیل دوام، خودروهای آلمانی با عملکرد بالا از باتری‌های AGM استفاده می کنند.

در مورد باتری های ای جی بیشتر بخوانید : 

تکنولوژی باتری ای جی ام AGM

 

مزایا

  • ارزان و ساده برای ساخت.
  • تکنولوژی بالغ، قابل اعتماد و به خوبی درک شده – اگر که به درستی استفاده شود، باتری اسید سرب بادوام و عمر خوبی دارد و انرژی قابل اعتمادی را ارائه می دهد.
  • خود تخلیه در این نوع باتری ها خیلی کم می باشد و  یکی از کم ترین خودتخلیه گی در بین سیستم های باتری قابل شارژ را دارد.
  • دارای سرعت تخلیه بالا

معایب

  • نسبت به وزن خود انرژی کمتری تولید می کنند.
  • نمی توان آن را در شرایط تخلیه ذخیره کرد – ولتاژ سلول هرگز نباید کمتر از 2.10 ولت باشد.
  • فقط تعداد محدودی چرخه تخلیه کامل را امکان پذیر می کند – برای برنامه و ماشین آلات آماده به کار که فقط به تخلیه های عمیق گاه به گاه نیاز دارند مناسب است.
  • محتوای سرب و الکترولیت باتری را با محیط زیست ناسازگار می کند.
  • محدودیت های حمل و نقل در مورد اسید سرب غرق شده – نگرانی های زیست محیطی در مورد نشت وجود دارد.
  • در صورت شارژ نادرست ممکن است فرار حرارتی رخ دهد.

 

نظر شما در مورد این مقاله چیست؟

بین 1 تا 5 ستاره نمره دهید

2 دیدگاه دربارهٔ «آیا باتری سرب اسید می تواند در دوران مدرن رقابت کند؟»

  1. هانیه الفت نیا

    چگالی یا نرخ خود تخلیه باتری خودرو چیست و چگونه با عواملی مانند دما، نوع باتری (سرب-اسیدی، AGM، ژل) و عمر باتری ارتباط دارد؟ به‌ویژه، چگونه خود تخلیه می‌تواند بر کارایی و عمر باتری تأثیر بگذارد و چه مشکلاتی می‌تواند ایجاد کند، مانند کاهش توان شروع به کار خودرو یا کاهش عمر مفید باتری؟ همچنین، چگونه می‌توان میزان خود تخلیه باتری را اندازه‌گیری و کنترل کرد و چه روش‌هایی برای کاهش نرخ خود تخلیه و بهینه‌سازی عملکرد باتری در شرایط مختلف (مانند دمای پایین یا نگهداری طولانی‌مدت خودرو) وجود دارد؟

    1. با سلام
      چگالی یا نرخ خود تخلیه باتری خودرو:

      چگالی یا نرخ خود تخلیه به سرعتی اشاره دارد که باتری خودرو به‌طور طبیعی و بدون بار اضافی انرژی ذخیره‌شده خود را از دست می‌دهد. این پدیده به صورت درصدی از ظرفیت باتری در هر ماه بیان می‌شود و معمولاً در باتری‌های خودرو به‌طور متوسط در حدود 3-5 درصد در ماه است. این تخلیه خودبه‌خود انرژی ممکن است به‌ویژه در زمانی که باتری برای مدت طولانی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد یا خودرو خاموش است، رخ دهد.

      عوامل تأثیرگذار بر نرخ خود تخلیه:

      1. دما:
      – دما یکی از عوامل اصلی مؤثر بر نرخ خود تخلیه باتری است. دماهای بالاتر (مانند گرمای شدید در تابستان) می‌توانند سرعت تخلیه باتری را افزایش دهند، در حالی که دماهای پایین (مانند زمستان‌های سرد) می‌توانند عملکرد باتری را کاهش دهند و در برخی شرایط موجب یخ‌زدگی باتری شوند.
      – در دمای بالا، فرآیندهای شیمیایی درون باتری سریع‌تر اتفاق می‌افتند، که باعث افزایش نرخ خود تخلیه می‌شود. در دمای پایین، توان باتری کاهش می‌یابد، اما خود تخلیه ممکن است کندتر باشد.

      2. نوع باتری:
      – باتری‌های سرب-اسیدی (Flooded Lead-Acid): این نوع باتری‌ها نسبت به انواع دیگر خود تخلیه بیشتری دارند و به‌ویژه در دماهای بالا یا زمانی که باتری بدون استفاده برای مدت طولانی بماند، دچار افت سرعت می‌شوند.
      – باتری‌های AGM (Absorbent Glass Mat): این باتری‌ها نسبت به سرب-اسیدی‌ها خود تخلیه کمتری دارند زیرا از فناوری متفاوتی استفاده می‌کنند که باعث کاهش نفوذ مواد شیمیایی به داخل و افزایش طول عمر باتری می‌شود.
      – باتری‌های ژل: باتری‌های ژل کمترین نرخ خود تخلیه را دارند و در شرایط خاص، مانند نگهداری طولانی‌مدت یا دماهای پایین، عملکرد بهتری دارند.

      3. عمر باتری:
      – عمر باتری به طور مستقیم بر نرخ خود تخلیه تأثیر می‌گذارد. باتری‌های قدیمی‌تر تمایل به تخلیه سریع‌تر دارند زیرا ظرفیت ذخیره انرژی آن‌ها کاهش یافته و عملکرد داخلی آن‌ها ضعیف‌تر می‌شود.
      – با گذشت زمان، واکنش‌های شیمیایی در باتری منجر به تخریب سلول‌ها و کاهش ظرفیت باتری می‌شود که باعث افزایش نرخ خود تخلیه می‌گردد.

      تأثیر نرخ خود تخلیه بر کارایی و عمر باتری:

      1. کاهش توان شروع به کار خودرو:
      – یکی از مشکلات اصلی نرخ بالای خود تخلیه این است که باتری نمی‌تواند انرژی کافی را برای استارت خودرو تأمین کند. این مشکل به‌ویژه زمانی رخ می‌دهد که باتری برای مدت طولانی استفاده نشده و ظرفیت آن کاهش یافته است.
      – این باعث می‌شود که هنگام روشن کردن خودرو، باتری توان لازم را نداشته باشد و خودرو قادر به استارت زدن نباشد.

      2. کاهش عمر مفید باتری:
      – تخلیه مداوم و خودکار باتری باعث می‌شود که ظرفیت آن کاهش یابد و به‌طور کلی عمر مفید باتری کاهش پیدا کند. این امر به‌ویژه در باتری‌های سرب-اسیدی بیشتر مشهود است.
      – همچنین، تخلیه کامل باتری یا تخلیه بیش از حد می‌تواند منجر به آسیب به باتری شود که ممکن است نیاز به تعویض زودهنگام آن را ایجاب کند.

      چگونه می‌توان میزان خود تخلیه را اندازه‌گیری و کنترل کرد؟

      1. اندازه‌گیری نرخ خود تخلیه:
      – برای اندازه‌گیری نرخ خود تخلیه باتری، می‌توان ولتاژ باتری را در شرایط مختلف بررسی کرد. برای این کار، ولتاژ باتری باید با استفاده از یک ولتمتر در حالت شارژ کامل اندازه‌گیری شود. سپس، پس از گذشت مدت زمان مشخص (مثلاً یک ماه)، مجدداً ولتاژ اندازه‌گیری شود. کاهش ولتاژ بیش از حد معمول نشان‌دهنده تخلیه زیاد باتری است.
      – در صورتی که باتری به‌طور مداوم به سرعت تخلیه شود، ممکن است به بررسی دقیق‌تر و نیاز به تعویض باتری اشاره داشته باشد.

      2. کنترل و کاهش نرخ خود تخلیه:
      – نگهداری در شرایط مناسب دما: باتری باید در دمای مناسب نگهداری شود. در صورت امکان، باتری‌ها باید در محیط‌های خنک‌تر و خشک‌تر نگهداری شوند تا از افزایش نرخ خود تخلیه جلوگیری شود.
      – شارژ کامل باتری: به‌ویژه در طول فصول سرد، بهتر است باتری را کاملاً شارژ کرده و در صورت لزوم از شارژرهای نگهدارنده (مانند شارژرهای قطره‌ای) برای حفظ شارژ استفاده کنید.
      – استفاده از باتری‌های با کیفیت بالا: باتری‌های AGM یا ژل معمولاً نرخ خود تخلیه کمتری دارند و می‌توانند انتخاب بهتری برای شرایط نگهداری طولانی‌مدت باشند.

      3. مراقبت و نگهداری باتری:
      – در صورتی که خودرو به‌طور طولانی‌مدت استفاده نشود، بهتر است باتری را از خودرو جدا کرده و در یک مکان خشک و خنک نگهداری کنید.
      – استفاده از شارژرهای هوشمند یا شارژرهای نگهداری می‌تواند از خود تخلیه زیاد باتری جلوگیری کرده و عمر باتری را افزایش دهد.

      در نتیجه نرخ خود تخلیه باتری خودرو تأثیر زیادی بر کارایی و عمر مفید آن دارد. دما، نوع باتری و عمر آن از عوامل اصلی مؤثر در این فرآیند هستند. خود تخلیه زیاد می‌تواند منجر به مشکلاتی مانند کاهش توان استارت خودرو و کاهش عمر باتری شود. بنابراین، کنترل و کاهش نرخ خود تخلیه با نگهداری صحیح باتری، استفاده از باتری‌های با کیفیت و انجام تعمیرات و نگهداری‌های دوره‌ای به‌ویژه در شرایط نگهداری طولانی‌مدت، می‌تواند به بهینه‌سازی عملکرد باتری کمک کند.

      کیان باتری بزرگترین استارتآپ تخصصی باتری خودرو در کشور است که به صورت شبانه روزی به حمل و نصب رایگان باتری خودرو در محل مشتری می پردازد.
      ما در این مجموعه سعی کرده ایم بهترین محصولات تولیدی داخل کشور را از هر تولیدکننده جمع آوری نموده و با ارائه یک سبد فروش متنوع، به صورت همزمان در اختیار مشتریان خود قرار دهیم.
      شما می توانید جهت کسب اطلاعات بیشتر به صورت شبانه روزی با کارشناسان فروش مجموعه کیان باتری به شماره تلفن 88882222-021 تماس حاصل نموده، سوالات خود را مطرح کنید و مشاوره دریافت نمایید.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مشاوره شبانه روزی و ثبت سفارش