الفرق بين بطارية الرصاص الحمضية وبطارية الليثيوم وبطارية أيون الصوديوم وبطارية الجرافين

تساعدك هذه المقالة على فهم الفرق بين بطارية حمض الرصاص وبطارية الليثيوم وبطارية أيون الصوديوم وبطارية الجرافين

السيارة الكهربائية هي وسيلة نقل شائعة يمكن رؤيتها في كل مكان في الشارع والأزقة. البطارية هي المكون الأساسي للسيارة الكهربائية، ونوعية البطارية تحدد بشكل مباشر نطاق السيارة الكهربائية. لذا، فإن كيفية العثور على بطارية ذات عامل أمان عالٍ وفعالة من حيث التكلفة وعمر خدمة طويل هي مشكلة يواجهها معظم الناس عند اختيار السيارات الكهربائية. توجد بشكل أساسي بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم وبطاريات الصوديوم وبطاريات الجرافين في السوق اليوم، لكن الكثير من الناس لا يعرفون الفرق. هذه المقالة سوف تساعدك على فهم.

1. اختلاف المفهوم

1.1&نبسب;بطاريات الرصاص الحمضية

تتكون أقطاب بطاريات الرصاص الحمضية بشكل أساسي من الرصاص وأكاسيده، والإلكتروليت عبارة عن بطارية تحتوي على محلول حمض الكبريتيك. في حالة تفريغ بطارية الرصاص الحمضية، المكون الرئيسي للقطب الموجب هو ثاني أكسيد الرصاص، والمكون الرئيسي للقطب السالب هو الرصاص. في حالة الشحن، المكونات الرئيسية لكلا القطبين هي كبريتات الرصاص. يتم شحن بطاريات الرصاص الحمضية وتفريغها عن طريق التفاعل الكيميائي بين المواد النشطة على الطرف الموجب والسالب وحمض الكبريتيك في المنحل بالكهرباء.

1.2بطارية الليثيوم

بطارية الليثيوم هي نوع من البطاريات التي تستخدم معدن الليثيوم أو سبائك الليثيوم كمواد إيجابية / سلبية ومحلول إلكتروليت غير مائي. مادة القطب السالب لبطارية الليثيوم هي مادة معدنية أو من سبائك الليثيوم. ويعتمد على نقل القطب الموجب والقطب السالب في البداية لإتمام عملية الشحن والتفريغ للبطارية. تشتمل بطارية الليثيوم الآن بشكل أساسي على بطارية ليثيوم فوسفات الحديد وبطارية ليثيوم منجنات الحديد وبطارية ليثيوم بوليمر ثلاثية.

1.3 بطاريات أيون الصوديوم

بطاريات أيون الصوديوم، وهي نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن، تعتمد على انتقال أيونات الصوديوم بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة لتعمل بطريقة مشابهة لبطاريات الليثيوم أيون. أي أنه أثناء عملية الشحن والتفريغ، يتم إدخال نا+ وإطلاقه ذهابًا وإيابًا بين القطبين: أثناء الشحن، تتم إزالة نا+ من القطب الموجب ودمجه في القطب السالب من خلال المنحل بالكهرباء؛ وهو عكس ذلك عند التفريغ. تستخدم بطارية أيونات الصوديوم 18650 الجديدة نقل أيونات الصوديوم، بدلاً من أيونات الليثيوم، لتخزين الكهرباء وإطلاقها.

1.4 بطاريات الجرافين

لا تزال تكنولوجيا الجرافين في مرحلة التطوير وليست جاهزة بعد للاستخدام على نطاق واسع. في الوقت الحاضر، بطاريات الجرافين المستخدمة في الصين هي في الأساس بطاريات حمض الرصاص. يتم إضافة مسحوق الجرافيت على أساس بطاريات الرصاص الحمضية، مما يجعل البطاريات تتمتع بمقاومة ممتازة للحرارة ومقاومة للتآكل والموصلية، مما يؤدي إلى تحسين متانة البطاريات بشكل كبير. تعتبر بطاريات الجرافين، إلى حد ما، نسخة محسنة من بطاريات الرصاص الحمضية.

2. فرق السعر

يتم تصنيع بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم بعملية مختلفة تمامًا، كما أن صعوبة تكنولوجيا بطاريات الليثيوم وتكاليف المواد أكبر من بطاريات الرصاص الحمضية، وبالتالي فإن بطاريات الليثيوم أيون أكثر تكلفة من بطاريات الرصاص الحمضية، بغض النظر عن نوع بطاريات الرصاص الحمضية. عوامل العلامة التجارية، ستكون بطارية الليثيوم حوالي 3 أضعاف سعر بطاريات الرصاص الحمضية، مثل بطارية 48V20Ah، وتكلف بطارية الرصاص الحمضية الجديدة 500 يوان إلى 700 يوان، بينما تكلف بطارية الليثيوم 1200 يوان إلى 1500 يوان، وبالتالي فإن الرصاص -البطارية الحمضية أكثر فعالية من حيث التكلفة.

وبطاريات أيون الصوديوم، بسبب وفرة الصوديوم وتوزيعها على نطاق واسع، يمكن أن تكون أرخص بنسبة 20٪ إلى 30٪ من بطاريات الليثيوم أيون. وبالتالي تتمتع بطاريات أيونات الصوديوم بميزة سعرية محتملة كبيرة.

بطاريات الجرافين، كما قلنا من قبل، هي نسخة محسنة من بطاريات الرصاص الحمضية. لذا، بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية، فإن لوحة الرصاص أكثر سمكًا قليلاً. بطارية الجرافين العامة أثقل بحوالي 5 كجم من بطارية حمض الرصاص. وفي الوقت نفسه، تتم إضافة تقنية الجرافين، وبالتالي فإن سعر بطارية الجرافين أعلى قليلاً من بطارية حمض الرصاص، ربما بنسبة 10٪ إلى 20٪.

3. اختلاف عامل الأمان

الخطر المحتمل على سلامة البطاريات هو الاحتراق التلقائي، ولا تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية بخصائص الاحتراق لأن المنحل بالكهرباء هو حمض الكبريتيك. لا تحتوي بطارية الليثيوم على الكادميوم والرصاص والزئبق وغيرها من العناصر التي تلوث البيئة. معدن الليثيوم الذي يستخدمه هو معدن نشط للغاية. تعتمد سلامتها بشكل أساسي على الاستقرار الحراري لمواد البطارية، وترتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بظروف إساءة استخدام البطارية مثل الشحن الزائد، والوخز بالإبر، والبثق، وارتفاع درجة الحرارة. وفي المقابل، من حيث السلامة، ستكون بطاريات الرصاص الحمضية أفضل.

تتميز بطارية أيون الصوديوم أيضًا بأداء آمن نسبيًا، ويمكن أن تعمل بشكل طبيعي في نطاق درجة حرارة من 40 درجة مئوية إلى 80 درجة مئوية، ومعدل الاحتفاظ بالقدرة قريب من 90٪ في بيئة تقل عن 20 درجة مئوية، وأداء درجات الحرارة العالية والمنخفضة أفضل من البطاريات الثانوية الأخرى، ظاهرة الهروب الحراري للبطارية أقل بكثير من بطارية الليثيوم أيون.

أما بالنسبة لبطارية الجرافين، فإن صعوبة العملية والمواد المستخدمة في الإنتاج هي في الأساس نفس تلك الخاصة ببطارية الرصاص الحمضية، باستثناء إضافة عناصر الجرافين التي يمكن أن تزيد من الموصلية، فإن طريقة التشغيل هذه تتبع نفس منطق الرصاص المبكر. بطارية حمضية تضيف عنصر "الكادميوم" المقاوم للتآكل. لذلك، من حيث السلامة، لا يوجد فرق واضح بين بطارية الرصاص الحمضية وبطارية الجرافين، وكلاهما نوع بطارية غير قابلة للاحتراق.

4. الفرق في مدة الخدمة

من الناحية النظرية، المكونات الرئيسية لبطاريات الرصاص الحمضية هي حمض الكبريتيك ولوحة الرصاص، والتي يسهل استهلاكها وتلفها أثناء استخدام البطارية. في أوقات دورة الشحن والتفريغ، تكون بطاريات الرصاص الحمضية عمومًا 300 مرة فقط، وبالتالي فإن العمر النظري يبلغ عمومًا حوالي ثلاث سنوات.

تختلف بطارية الليثيوم عن بطارية حمض الرصاص، ومعدن الليثيوم الخاص بها أكثر متانة، وعادة ما تكون نظرية التصميم لعدد دورات الدوران أكبر من 1000 مرة، وبالتالي، يمكن استخدام نظرية الحياة بشكل عام لمدة 5 سنوات أو نحو ذلك. علاوة على ذلك، فإن متانة أيون الليثيوم تعد أكثر تقدمًا. ويمكن لبطارية الليثيوم المعروفة حاليا ذات العمر الطويل نسبيا أن تصل إلى 25 ألف دورة شحن وتفريغ، ومن المتوقع أن يستمر استخدامها لنحو 70 عاما، وهو أمر مستحيل بالنسبة لبطاريات الرصاص الحمضية.

نظرًا لأن نصف قطر أيون الصوديوم أكبر من نصف قطر أيون الليثيوم، فمن الصعب تضمينه وإخراجه في عملية التفاعل ومن السهل إحداث تغييرات هيكلية، مما يؤدي إلى دورة حياة قصيرة. تم تخفيض عمر بطارية أيون الصوديوم إلى 80%، ويمكن إعادة شحنها 2000 مرة، وهو أعلى بكثير من 300-500 دورة لبطاريات الرصاص الحمضية، ولكنه أقل بكثير من 4000-6000 دورة لبطاريات الليثيوم أيون

بطارية الجرافين، كنسخة محدثة من بطارية الرصاص الحمضية، تعمل بشكل طبيعي على تعزيز نقاط الضعف في النسخة الأصلية، بما في ذلك عمر وتصميم شحن بطارية الرصاص الحمضية وأوقات التفريغ المذكورة أعلاه في 300 مرة أو نحو ذلك، وشحن بطارية الجرافين وأوقات التفريغ حوالي 500 مرة، ويحسن الثلثين. وبطبيعة الحال، يعتمد الاستخدام المحدد على وعي المالك بالصيانة، ولكن من الناحية النظرية، فهي نفس نوع البطاريات مثل بطاريات الرصاص الحمضية، وهي عرضة للتلف"إصابة"ويكون عمرها الافتراضي عمومًا ثلاث سنوات إذا لم يتم صيانتها أثناء الاستخدام.

في الواقع، طوال تطور صناعة البطاريات العالمية في السنوات الأخيرة، على الرغم من التغيرات في السياسات ذات الصلة وعوامل تطوير السوق، تطورت بطاريات الليثيوم وبطاريات أيونات الصوديوم وبطاريات الجرافين وصناعات البطاريات الأخرى بسرعة. ومع ذلك، من حيث النطاق العالمي الحالي، لا تزال بطاريات الرصاص الحمضية هي البطاريات الكيميائية التي تتمتع بأكبر حصة في السوق وأوسع نطاق من الاستخدام، خاصة في بعض البلدان النامية الأخرى. لا تزال بطاريات الرصاص الحمضية تلعب دورًا محوريًا في السوق نظرًا لتكنولوجيا إعادة التدوير الأقل تكلفة والأكثر نضجًا واستقرارًا.

شركة أفضل (شيامن) لتكنولوجيا الطاقة المحدودة.، باعتبارها خبيرًا عالميًا في حلول تصنيع بطاريات الرصاص الحمضية ومشغلًا كاملاً للموارد، فقد طورت البحث والتطوير في معدات بطاريات الرصاص الحمضية وقدرة الإنتاج والتصنيع، وقد جمعت مهندسين ميكانيكيين ممتازين في الصناعة وخبراء البطاريات لسنوات عديدة لتطوير خدمات تكامل المشاريع الهندسية . ملتزمون بتزويد العملاء بتصميم البحث والتطوير وبناء المشاريع ومجموعات كاملة من المعدات والتركيب والتشغيل في إحدى خدمات تكامل أنظمة المقاولات العامة. مع أكثر من عشر سنوات من الجهود المضنية، لدينا الآن أكثر من 500 منتج للعملاء للاختيار من بينها. في الوقت نفسه، يمكننا تزويد العملاء بخدمات ذات قيمة مضافة مثل تصميم مصنع البطاريات، وتصميم منتجات البطاريات وأدواتها، والدعم الفني لتصنيع البطاريات، وتوجيهات إدارة إنتاج البطاريات والاستشارات لتلبية احتياجات العملاء المتنوعة من المنتجات وخدمات التخصيص الشخصية.