تفاوت بین باتری های لیتیوم و انواع دیگر باتری ها چیست؟

منوی محتوا

● مقدمه

● ساختار و مواد

● اصل کار

● تراکم انرژی

● زندگی چرخه

● میزان تخلیه خود

● کارآیی و تخلیه

● امنیت

● قیمت و هزینه

● دوستی محیطی

● پرسش

>> 1. معمولاً باتری لیتیوم چه مدت طول می کشد؟

>> 2. آیا می توانم یک شب باتری لیتیوم را شارژ کنم؟

>> 3. تفاوت بین باتری های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر چیست؟

>> 4- درجه حرارت شدید چگونه بر باتری های لیتیوم تأثیر می گذارد؟

>> 5. آیا می توانم باتری های لیتیوم را بازیافت کنم؟

مقدمه:

در مقایسه با باتری های دیگر ، باتری های لیتیوم مشخصه چگالی انرژی بالا را دارند و می توانند انرژی الکتریکی بیشتری را در همان حجم یا وزن ذخیره کنند. به عنوان مثال ، باتری های لیتیوم مشترک می توانند چگالی انرژی 100-260 WH/kg داشته باشند ، در حالی که باتری های اسید سرب به طور کلی فقط 30-50 WH/kg دارند. عمر چرخه آن معمولاً طولانی تر است و به چرخه های {3}} می رسد ، در حالی که باتری های اسید سرب به طور معمول دارای چرخه چرخه ای در چرخه {5}} هستند. میزان تخلیه باتری های لیتیوم نسبتاً کم ، معمولاً کمتر از 3 ٪ در ماه است و می تواند یک حالت شارژ را برای مدت زمان نسبتاً طولانی حفظ کند ، در حالی که میزان تخلیه ماهانه باتری های اسید سرب می تواند به 15 ٪ {9} ٪ برسد. بازده شارژ و تخلیه آن زیاد است ، به طور کلی بالاتر از 90 ٪ ، و از شارژ سریع و تخلیه پشتیبانی می کند ، در حالی که بازده شارژ و تخلیه باتری های اسید سرب در حدود 70 ٪ {13}} ٪ است. از نظر ولتاژ کار ، باتری های لیتیوم معمولاً بالاتر هستند ، مانند یک ولتاژ باتری لیتیوم منفرد 3.6 ولت {16}. 7 ولت که بسیار بالاتر از ولتاژ 1.2 ولت کادمیوم نیکل و باتری های هیدروژن نیکل است. از نظر وزن و حجم ، باتری های لیتیوم نسبتاً کوچک هستند و از مزیت سبک بودن برخوردار هستند. با استفاده از باتری های وسیله نقلیه الکتریکی به عنوان نمونه ، باتری های اسید سرب معمولاً وزن {21}}} کیلوگرم ، در حالی که باتری های لیتیوم حدود 2 وزن دارند. {23 {}} کیلوگرم. از نظر دوستی محیطی ، باتری های لیتیوم نسبتاً برتر هستند و به طور کلی حاوی مواد مضر مانند سرب فلز سنگین نیستند.

ساختار و مواد

باتری لیتیوم:با استفاده از ترکیبات فلزی لیتیوم یا لیتیوم به عنوان مواد الکترود ، انواع متداول باتری های لیتیوم شامل باتری های لیتیوم یون و باتری های پلیمری لیتیوم است که ساختارهای آن شامل مواد رسانا لیتیوم یون ، مواد الکترود مثبت ، مواد الکترود منفی و غیره است. مواد الکترود مثبت می توانند اکسید لیتیوم ، لیتیم کابالت اکسید ، اکسید لیتیوم ، لیتیم گرافیت فسفات و غیره و غیره و غیره.
باتری اسید سرب:با استفاده از اکسید سرب و سرب به عنوان مواد الکترود مثبت و منفی ، که معمولاً از الکترودهای سرب و الکترولیت محلول اسید سولفوریک تشکیل شده است ، که توسط جداکننده های نازک بین الکترودها جدا می شوند.
باتری هیدروژن نیکل:الکترود مثبت هیدروکسید نیکل ، الکترود منفی آلیاژ ذخیره هیدروژن است و الکترولیت عمدتا محلول هیدروکسید پتاسیم است.

اصل کار

باتری لیتیوم یون:انرژی الکتریکی را از طریق حرکت یونهای لیتیوم بین الکترودهای مثبت و منفی ذخیره و آزاد می کند. در حین شارژ ، یون های لیتیوم از ماده الکترود مثبت جدا شده و در مواد الکترود منفی تعبیه می شوند ، در حالی که در هنگام تخلیه ، برعکس درست است.
باتری اسید سرب:از واکنش شیمیایی بین اکسید سرب و سرب برای ذخیره و آزاد کردن انرژی الکتریکی استفاده می کند. در حین شارژ ، سرب روی الکترود مثبت برای اکسید سرب روی صفحه الکترود مثبت اکسیده می شود و سرب روی الکترود منفی به سرب کاهش می یابد. در حین ترخیص ، این واکنشهای شیمیایی معکوس است.
باتری هیدروژن نیکل:برای دستیابی به شارژ و تخلیه به واکنش شیمیایی بین هیدروکسید نیکل و آلیاژ ذخیره هیدروژن متکی است. در حین شارژ ، اتم های هیدروژن به یونهای هیدروژن روی سطح الکترود منفی اکسیده می شوند و وارد الکترولیت می شوند ، در حالی که هیدروکسید نیکل روی الکترود مثبت به اکسید هیدروکسید نیکل اکسیده می شود. در حین ترخیص ، واکنش برعکس پیش می رود.

تراکم انرژی

باتری لیتیوم:با چگالی انرژی بالا ، به طور معمول بین {0}} WH/G ، می تواند انرژی الکتریکی بیشتری را در همان حجم یا وزن ذخیره کند ، که می تواند عمر باتری دستگاه هایی مانند تلفن های هوشمند و لپ تاپ را افزایش دهد. استفاده از باتری های لیتیوم می تواند تعداد زمان شارژ را کاهش دهد.
باتری های اسید سرب:با چگالی انرژی کم ، به طور کلی بین {0}} WH/G ، آنها حجم بیشتری دارند و وزن سنگین تری با همان ظرفیت دارند. آنها معمولاً در شرایطی مورد استفاده قرار می گیرند که وزن و حجم آن زیاد نباشد ، مانند قدرت استارت اتومبیل ، قدرت پشتیبان و غیره.
باتری های هیدروژن نیکل:چگالی انرژی بین باتری های لیتیوم و باتری های اسید سرب ، به طور کلی {1}} WH/G است و حجم و وزن آنها نسبتاً زیاد است.

زندگی چرخه

باتری های لیتیوم یونعمر چرخه طولانی داشته باشید ، با باتری های معمولی لیتیوم که دارای چرخه چرخه {0}}} هستند. باتری های فسفات آهن لیتیوم بیشترین عمر چرخه را دارند و موارد خوب بیش از 3000 بار است.
باتری های اسید سربیک چرخه نسبتاً کوتاه ، به طور معمول در اطراف چرخه {0}.
باتری های هیدروژن نیکل:عمر چرخه به طور کلی در حدود 500-1000 برابر است ، نه به اندازه باتری های لیتیوم ، بلکه بهتر از باتری های اسید سرب است.

میزان تخلیه خود

باتری های لیتیومنرخ تخلیه پایین ، معمولاً 2 ٪ {1}} ٪/ماه داشته باشد و می تواند برای مدت زمان نسبتاً طولانی حالت شارژ را حفظ کند. پس از ذخیره طولانی مدت ، هنوز برق زیادی وجود دارد.
باتری های اسید سربنرخ تخلیه نسبتاً بالایی داشته باشید ، معمولاً در حدود 10 ٪ {1}}} در هر ماه.
باتری های هیدروژن نیکل:میزان تخلیه خود را از 25 ٪ {1}} در هر ماه داشته باشید و از دست دادن سریع باتری در حین ذخیره سازی ، نیاز به شارژ و نگهداری منظم داشته باشید.

کارآیی و تخلیه

باتری لیتیوم:راندمان شارژ و تخلیه بالا ، از شارژ سریع و تخلیه پشتیبانی می کند ، می تواند در مدت زمان کوتاهی شارژ شود و مقدار زیادی از انرژی الکتریکی را آزاد کند ، که می تواند نیازهای برخی از دستگاه ها را که نیاز به شارژ سریع دارند برآورده کند.
باتری های اسید سرب:شارژ آهسته و سرعت تخلیه ، زمان شارژ طولانی و جریان خروجی نسبتاً کمی در هنگام تخلیه ، که برای دستگاه هایی که نیاز به تولید بالا دارند مناسب نیستند.
باتری های هیدروژن نیکل:راندمان شارژ متوسط ​​است و زمان شارژ نسبتاً طولانی است. اگرچه آنها می توانند با جریان زیاد تخلیه شوند ، اما کارآیی کلی شارژ و تخلیه به اندازه باتری های لیتیوم مناسب نیست.

امنیت

باتری های لیتیوم:در صورت شارژ بیش از حد ، مدار کوتاه یا در یک محیط بیش از حد گرم شده ، ممکن است باعث آتش سوزی یا انفجار شود ، اما باتری های لیتیوم مدرن معمولاً اقدامات محافظتی متعدد برای کاهش خطرات ایمنی دارند.
باتری های اسید سرب:آنها تحت استفاده عادی نسبتاً بی خطر هستند ، اما اگر یک مدار کوتاه داخلی وجود داشته باشد ، ممکن است هیدروژن و اکسیژن ایجاد شود و در معرض شعله های باز خطر انفجار وجود دارد. علاوه بر این ، اسید سولفوریک در باتری های اسید سرب خورنده است.
باتری های هیدروژن نیکل:آنها ایمنی نسبتاً خوبی دارند و به طور کلی مشکلات جدی در مورد ایمنی مانند انفجار ندارند. با این حال ، در شرایط شدید مانند شارژ بیش از حد ، شارژ بیش از حد یا درجه حرارت بالا ، تورم باتری ، نشت و سایر شرایط نیز ممکن است رخ دهد.

قیمت و هزینه

باتری های لیتیوم:با توجه به فرآیند تولید پیچیده ، نیازهای بالای تجهیزات تولید و محیط و هزینه های بالای مواد ، قیمت آنها نسبتاً گران است ، معمولاً حدود سه برابر باتری های اسید سرب.
باتری های اسید سرب:با استفاده از فناوری تولید بالغ ، هزینه های پایین مواد اولیه و قیمت های نسبتاً مقرون به صرفه ، سیستم بازیافت باتری های اسید سرب زباله نسبتاً کامل است که تا حدی هزینه استفاده را کاهش می دهد.
باتری های هیدروژن نیکل:قیمت بین باتری های لیتیوم و باتری های اسید سرب است ، اما مقرون به صرفه بودن آنها نسبتاً کم است. با توسعه فناوری باتری لیتیوم ، سهم بازار آنها به تدریج توسط باتری های لیتیوم فشرده می شود.

دوستی محیطی

باتری های لیتیوم:حاوی مواد مضر مانند سرب فلزی سنگین نباشید و دارای چرخه طولانی تر با آلودگی نسبتاً کمتری و هدر رفتن منابع به محیط زیست باشید. همچنین دستیابی به بازیابی منابع و استفاده مجدد در فرآیند پردازش و بازیافت آسان تر است.
باتری های اسید سرب:حاوی فلزات سنگین مانند سرب ، اگر در طول تولید ، استفاده و دفع به درستی انجام نشود ، به راحتی می تواند باعث آلودگی جدی فلزات سنگین در خاک ، منابع آب و غیره شود و سلامت انسان و محیط زیست محیطی را به خطر بیندازد.
باتری های هیدروژن نیکل:اگرچه آنها حاوی فلزات سنگین مضر مانند سرب نیستند ، اما حاوی فلزاتی مانند نیکل و کبالت هستند که برای کاهش تأثیر آنها بر محیط ، باید به درستی بازیافت شوند.

پرسش

1.Q: باتری لیتیوم معمولاً چه مدت طول می کشد؟
پاسخ: طول عمر باتری لیتیوم به عوامل مختلفی از جمله تعداد چرخه تخلیه بار ، الگوهای استفاده و شرایط محیطی بستگی دارد. به طور متوسط ​​، برای یک باتری لیتیوم یون در یک تلفن هوشمند ، ممکن است 2 - 3} با استفاده عادی دوام بیاورد ، که در حدود {1}}} چرخه های تخلیه کامل است. باتری های یونی لیتیوم با کیفیت بالا در وسایل نقلیه الکتریکی می توانند چرخه تخلیه شارژ {2}} را در طی یک دوره {3}} سال تحمل کنند.

2.Q: آیا می توانم یک شب باتری لیتیوم را شارژ کنم؟
پاسخ: بیشتر باتری های لیتیوم مدرن با ایجاد مدارهای شارژ طراحی شده اند که از شارژ بیش از حد جلوگیری می کنند. بنابراین ، به طور کلی ، شارژ آنها در یک شبه ایمن است. با این حال ، بهتر است پس از شارژ کامل از باتری متصل به شارژر برای مدت طولانی خودداری کنید ، زیرا ممکن است عملکرد بلند مدت باتری را با گذشت زمان کمی تخریب کند.

3.Q: تفاوت بین باتری های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر چیست؟
پاسخ: باتری های یونی لیتیوم از الکترولیت های مایع استفاده می کنند ، در حالی که باتری های لیتیوم پلیمر از ژل مانند یا الکترولیت حالت جامد استفاده می کنند. باتری های پلیمر لیتیوم از نظر شکل انعطاف پذیر تر هستند و می توانند نازک تر شوند که برای برخی از دستگاه های الکترونیکی فوق العاده نازک مفید است. آنها همچنین خطر نشت کمتری دارند. با این حال ، از نظر چگالی انرژی ، باتری های یونی لیتیوم اغلب لبه کمی دارند و در کاربردهایی که چگالی انرژی بالا بسیار مهم است ، مانند وسایل نقلیه برقی ، شایع تر است.

4.Q: درجه حرارت شدید چگونه بر باتری های لیتیوم تأثیر می گذارد؟
پاسخ: دمای شدید سرما می تواند ظرفیت و توان باتری را کاهش دهد. به عنوان مثال ، در هوای بسیار سرد ، باتری لیتیوم یک تلفن هوشمند ممکن است خیلی سریعتر تخلیه شود و یک وسیله نقلیه برقی ممکن است کاهش قابل توجهی در محدوده رانندگی خود داشته باشد. از طرف دیگر ، گرمای شدید می تواند تخریب باتری را تسریع کند. محیط های درجه حرارت بالا می تواند باعث شود که واکنشهای شیمیایی داخلی باتری با سرعت بیشتری به صورت کنترل نشده رخ دهد و منجر به طول عمر کوتاه تر و مشکلات ایمنی بالقوه مانند تورم یا گرمای بیش از حد شود.

5.Q: آیا می توانم باتری های لیتیوم را بازیافت کنم؟
پاسخ: بله ، باتری های لیتیوم قابل بازیافت هستند. بازیافت باتری های لیتیوم به بازیابی مواد با ارزش مانند لیتیوم ، کبالت ، نیکل و مس کمک می کند. امکانات تخصصی بازیافت وجود دارد که از فرآیندهایی مانند پیرومتالورژی (تصفیه دمای بالا) و هیدرومتالورژی (درمان شیمیایی در محلول) برای استخراج این مواد استفاده می کنند. بازیافت نه تنها اثرات زیست محیطی را کاهش می دهد بلکه از منابع طبیعی نیز محافظت می کند.