باتری های سرب اسید دچار آلودگی بیشتری هستند. اروپا تصمیم گرفته که از سال 2030 به بعد، همه خودروهای جدید از باتری های سرب اسیدی استفاده نکنند، که این تصمیم، آنان را به چالش کشیده و نیاز به تغییرات جدی در صنعت خودروسازی ایجاد کرده است. این تصمیم نه تنها به بهبود محیط زیست کمک می‌کند بلکه باعث ارتقاء فناوری باتری‌های لیتیومی می‌شود و در نهایت به پیشرفت های جدید در حوزه انرژی و حفاظت محیط زیست منجر خواهد شد. در ادامه بررسی می کنیم که آیا باتری های لیتیومی می توانند جایگزین اسیدی شوند و چه تفاوت هایی بین آن ها وجود دارد.
نخست بهتر است تا برای درک جایگزینی باطری های اسیدی با باتری های لیتیومی بهتر است تا با باتری های لیتیومی آشنا شویم. باتری های لیتیومی خودرو، دستگاه های ذخیره‌سازی انرژی قابل شارژی هستند که از فناوری لیتیوم یون برای تامین انرژی خودروهای الکتریکی (EVs) و خودروهای هیبریدی استفاده می کنند.
این باتری ها به دلیل چگالی انرژی بالا، طول عمر بیشتر و ماهیت سبک وزن در مقایسه با باتری های اسید سرب سنتی محبوبیت پیدا کرده اند. جزء کلیدی باتری لیتیومی خودرو، سلول لیتیوم یونی است که امکان ذخیره و رهاسازی انرژی کارآمد را فراهم می کند. طراحی سبک وزن باتری های لیتیومی به بهبود راندمان و برد خودرو کمک می کند و آن ها را به انتخابی ارجح برای خودروهای الکتریکی با هدف کاهش انتشار کربن تبدیل می کند.
حال برای آشنایی بهتر با جایگزین باطری های اسیدی با باتری های لیتیومی باید درباره باتری سرب اسیدی نیز اطلاعات کسب کنیم. باتری سرب اسیدی ماشین یک وسیله ذخیره انرژی پرکاربرد است که سیستم های الکتریکی خودروها را تامین می کند. این باتری شامل دی اکسید سرب (صفحه مثبت)، سرب اسفنجی (صفحه منفی) و الکترولیت اسید سولفوریک است که از طریق واکنش های الکتروشیمیایی کار می کند.
در حین تخلیه، دی اکسید سرب در حضور اسید سولفوریک با سرب اسفنجی واکنش داده و برق تولید می کند. شارژ مجدد این فرآیند را معکوس می کند و انرژی شیمیایی را دوباره به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. باتری بسیاری از خودروهای ایرانی مانند باتری کوییک سرب اسیدی هستند.
بعد از آشنایی با باتری های لیتیومی و سرب اسیدی نیاز است بدانیم که تفاوت باتری لیتیومی و سرب اسیدی چیست. در این صورت می توان بررسی کرد که جایگزین برای باتری های اسیدی نیز وجود دارد و آیا به صرفه است یا خیر. صنعت خودرو در سال های اخیر با محبوبیت روزافزون خودروهای الکتریکی (EVs) و خودروهای هیبریدی شاهد تغییر قابل توجهی بوده است. یکی از اجزای مهم در قلب این تحول، فناوری باتری است که این وسایل نقلیه را تامین می کند. باتری های لیتیوم یون (Li-ion) و سرب اسید به عنوان دو رقیب برجسته در قلمرو باتری های خودرو برجسته هستند.
باتری های لیتیوم یونی به دلیل چگالی انرژی بالا به استاندارد طلایی خودروهای الکتریکی تبدیل شده اند. این باتری ها به یک راه حل ذخیره انرژی سبک و در عین حال قدرتمند تبدیل شده اند. باتری های لیتیوم یون ترکیبی چشمگیر از قدرت و کارایی را ارائه می‌کنند که با یک بار شارژ، محدوده رانندگی طولانی تری را ممکن می سازد. آن ها همچنین ولتاژ و توان خروجی بالاتری را در مقایسه با باتری های سرب اسید نشان می دهند که به بهبود شتاب و عملکرد کلی کمک می کند. این باتری ها باتری های جایگزین سرب اسید در نظر گرفته می شوند.
باتری های سرب اسید، موتور سنتی صنعت خودروسازی، به دلیل قابلیت اطمینان و دوام خود شناخته شده اند. با این حال، از نظر چگالی انرژی و توان خروجی در مقایسه با باتری های لیتیوم یونی کوتاه تر هستند. باتری های سرب اسیدی عموما حجیم تر و سنگین تر هستند و بر راندمان و عملکرد کلی خودروهای الکتریکی و هیبریدی تأثیر می گذارند.
باتری های لیتیوم یونی در مقایسه با باتری های اسید سرب دارای طول عمر بیشتری هستند. طول عمر معمول یک باتری لیتیوم یونی در یک وسیله نقلیه الکتریکی بسته به عواملی مانند الگوهای استفاده، عادات شارژ و شرایط دما، می تواند از 8 تا 15 سال متغیر باشد. پیشرفت در سیستم های مدیریت باتری (BMS) با بهینه سازی چرخه های شارژ و دشارژ به بهبود طول عمر کمک کرده است.
باتری های سرب اسید، در حالی که قوی هستند، در مقایسه با باتری‌های لیتیوم یونی، عمر کوتاه تری دارند. به طور متوسط، باتری های سرب اسیدی حدود 3 تا 5 سال عمر می کنند. طول عمر می تواند تحت تأثیر عواملی مانند تخلیه عمیق، دمای بالا و نگهداری ناکافی باشد. سواری مکرر و قرار گرفتن در معرض شرایط شدید ممکن است منجر به کاهش ظرفیت و عملکرد کلی در طول زمان شود.
تولید و دفع باتری های لیتیوم یون با چالش های زیست محیطی همراه است. استخراج لیتیوم و سایر مواد کمیاب و همچنین فرآیند تولید می تواند عواقب زیست محیطی داشته باشد. با این حال، تلاش هایی برای توسعه روش های بازیافت باتری های لیتیوم یون برای به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی آن ها در حال انجام است. علاوه بر این، عمر طولانی باتری های لیتیوم یون به کاهش ردپای کلی اکولوژیکی کمک می کند.
باتری های سرب اسید به دلیل استفاده از سرب، یک فلز سنگین سمی، نگرانی های زیست محیطی ایجاد می کنند. دفع نادرست می تواند منجر به آلودگی خاک و آب شود. با وجود برنامه های بازیافت باتری های سرب اسید، همه باتری ها به درستی بازیافت نمی شوند و به تخریب محیط زیست کمک می کنند.
تولید باتری های لیتیوم یونی معمولا گران‌تر از باتری های سرب اسیدی است. هزینه بالا به استفاده از مواد کمیاب مانند لیتیوم، کبالت و نیکل نسبت داده می شود. با این حال، با پیشرفت تکنولوژی و افزایش مقیاس تولید، انتظار می رود که هزینه باتری های لیتیوم یونی در طول زمان کاهش یابد و آنها را برای مصرف‌کنندگان در دسترس تر کند.
باتری های سرب اسید به دلیل مقرون به صرفه بودن شناخته شده اند. مواد مورد استفاده در باتری های سرب اسیدی مانند سرب و اسید سولفوریک نسبتا فراوان و ارزان‌تر هستند. این مقرون به صرفه بودن عامل مهمی در استفاده گسترده از آن ها در وسایل نقلیه معمولی بوده است. با این حال، توجه به این نکته مهم است که هزینه اولیه کمتر باتری های سرب اسیدی ممکن است با طول عمر کوتاه تر و چگالی انرژی کمتر آن ها جبران شود. به عنوان مثال قیمت باطری 206 و قیمت باطری ساینا در صورت سرب اسیدی بودن مقرون به صرفه تر است.
باتری های لیتیوم یونی به دلیل چگالی انرژی و عملکرد برتر، انتخاب ارجح برای وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی مدرن هستند. آنها برای کاربردهایی که نیاز به توان خروجی بالا و محدوده رانندگی طولانی دارند مناسب هستند. ماهیت سبک وزن باتری های لیتیوم یون نیز به بهبود بهره وری سوخت در خودروهای هیبریدی کمک می کند.
بر اساس مقایسه های صورت گرفته به نظر می رسد جایگزین باطری های اسیدی با باتری های لیتیومی می تواند بسیار سودمند باشد و حتی قیمت بالای باتری های لیتیومی به دلیل کارایی آن ها نیز می تواند توجیح پذیر باشد.
