در این مقاله قصد داریم با ارائه یک مقایسه اجمالی از دو نوع باتری پرکاربرد در صنعت یعنی Li-ion  و Lead-acid  به تشریح تفاوت ها، شباهت ها و برتری های هرکدام نسبت به دیگری از جنبه های مختلف اقتصادی و فنی بپردازیم با این امید که پس از مطالعه این مقاله با دانش و دیدگاه وسیع تری نسبت به انتخاب نوع باتری باتوجه به ویژگی های مورد نیاز اقدام نمایید. با توجه به بازار مصرف در این مقاله باتری لیتیومی به مدل LiFePO4 و باتری سرب اسید به مدل سیلد اشاره دارد.

هزینه های خرید

مهمترین جنبه ای که باتری های سرب اسید سیلد نسبت به لیتومی برتری دارند جنبه اقتصادی مسئله می باشد که هزینه تهیه باتری در کاربرد مشترک برای نوع سرب اسید سیلد به مراتب کمتر از نوع لیتومی می باشد. این اختلاف می تواند برای یک باتری لیتیومی تا قریب به 3 برابر نسبت به یک باتری سرب اسید معمولی باشد.

بازدهی

یکی از مهمترین پارامترهای تصمیم گیری برای انتخاب و مقایسه باتری ها بازدهی می باشد. بیشتر باتری های لیتومی بازدهی 95% یا بیشتر دارند که به این معنی است تا 95% انرژی ذخیره شده در باتری قابل دسترسی می باشد. درحالی که باتری های سرب اسید سیلد به طور میانگین دارای بازدهی 80 الی 85 درصدی می باشند. به بیان دیگر انرژی الکتریکی که می توان از یک باتری لیتیومی در زمان دشارژ دریافت کرد به نرخ دشارژ آن چندان بستگی ندارد اما در باتری های سرب اسیدی این مقدار با افزایش نرخ دشارژ نبست به ظرفیت نامی کاهش می یابد.

عمر باتری ها در کاربردهای چرخه ای

هر مرحله دشارژ و با استفاده از تغذیه خارجی شارژ شدن باتری ها را سیکل یا چرخه کاری می گویند که مقیاسی جهت بیان عمر باتری می باشد.

چرخه طول عمر باتری که به تعدادی از این چرخه ها که یک باتری می تواند در دوران عمر خود تامین نماید می گویند، در باتری ها از نوعی به نوع دیگر متفاوت می باشد. این کمیت در باتری های لیتومی حداقل چندین برابر باتری های  سرب اسید سیلد است و در نتیجه سبب طول عمر بیشتر باتری های لیتیومی و تعویض دیرتر این باتری ها در کاربرد های چرخه ای مانند سیستم های خورشیدی می گردد.

زمان شارژ

باتری های سرب اسیدی نسبت به باتری های لیتیومی کندتر شارژ می شوند. در برخی از کاربردهایی که چرخه شارژ و دشارژ مداوم دارند برای باتری های اسیدی ظرفیت بیشتری درنظر میگیرند که بتواند نیاز پروژه را مرتفع سازد. اما در باتری های لیتیومی به دلیل سرعت شارژ بیشتر، لازم به طراحی بیش از ظرفیت نیست و تعداد باتری کمتری مورد نیاز است.

عملکرد در دماهای بالا و پایین

در دماهای بالا باتری لیتیومی عملکرد بهتری نسبت به باتری های سرب اسیدی دارند در واقع باتری های لیتیومی در دمای 55 درجه سانتیگراد همچنان دوبرابر چرخه ی عمر باتری های اسیدی را دارد. باتری های لیتیومی در غالب شرایط دمایی نسبت به باتری های اسیدی برتری دارد که این اختلاف در دماهای بالا محسوس تر است.

پایین آمدن دما سبب افت چشمگیری در ظرفیت تمام باتری های شیمیایی  می شود. هنگام برآورد باتری مورد نیاز در یک طرح در محیط با دمای پایین باید به دو موضوع شارژ و دشارژ توجه ویژه ای کرد. باتری های لیتیومی در دماهای زیر 0 درجه سانتیگراد شارژ را نمی پذیرد اگرچه باتری های اسیدی جریان های شارژ ضعیف را در دماهای پایین می پذیرد.

اما باتری های لیتیومی در دماهای پایین ظرفیت دشارژ بیشتری دارند هرچند که موضوع شارژ باتری ها، محدود کننده است.

یک نکته ای که دردمای پایین باید در نظر گرفت وضعیت باتری های لیتومی است. اگر باتری به تازگی دشارژ شده باشد به اندازه کافی گرما تولید کرده است که شارژ را قبول کند اما اگر فرصت خنک شدن را داشته باشد ممکن است در دمای 0 درجه سانتیگراد دیگر شارژ را نپذیرد.

شرایط نصب و انبار کردن

باتری های سرب اسیدی و لیتیومی هر دو  عایق بندی شده و سیلد هستند و این به معنی آن است که از نظر نصب محدودیتی در این باتری ها وجود ندارد و می توان آنها را به پهلو رو به بالا یا ایستاده بدون هیچ مشکلی نصب کرد. تنها در خصوص باتری های سرب اسید سیلد به دریچه های خود تنظیم موجود در بالای باتری که جهت تخلیه گازهای اضافی در شرایط خاص تعبیه شده اند باید توجه نمود.

هنگام استفاده از باتری ها به صورت سری یا موازی باید باتری ها از تمامی جهات مانند ظرفیت، ولتاژ، وضعیت شارژ، مقاومت و تکنولوژی شیمیایی با یکدیگر همخوانی داشته باشند. باتری های اسیدی و لیتیومی را نمی توان در یک رشته باهم سری کرد. در زمان نصب در خصوص باتری های سرب اسیدی تعداد باتری بیشتری را میتوان با یکدیگر به صورت سری و موازی وصل نمود. اما در خصوص باتری های لیتیومی با توجه به اجراء برد مدار آن محدودیت بیشتری وجود دارد. فاکتور دیگری که تعداد باتری های لیتیومی را محدود می کند مسئله حفاظت می باشد. اگر یکی از باتری ها از محدودیت های حفاظتی تجاوز کند باعث اختلال در شارژ و دشارژ تمام مجموعه می گردد.

برای نگهداری باتری های لیتیومی نباید آنها را به صورت فول شارژ انبار کرد در صورتی که این برای باتری های اسیدی به دلیل نرخ دشارژ خودی بیشتر نسبت به باتری های لیتیومی یکی از ملزومات به شمار می آید.

در جاهایی که نصب مشکل است یا برای کاربردهایی که به صورت قابل حمل هستند مثل موتورسیکلیت یا کاربردهایی که وزن یک فاکتور تعیین کننده است مثل رباتیک استفاده از باتری های لیتیومی منطقی تر است چرا که باتری های لیتومی به طور میانگین 55 درصد وزن کمتری نسبت به باتری های اسیدی دارند.

جمع بندی

در مقایسه عملکرد باتری های سرب اسیدی سیلد و لیتیومی تفاوت هایی وجود دارد که با در نظر گرفتن هر کدام از آنها، استفاده از این باتری ها را در کاربردی خاص خود مناسب می سازد. هرچند که با ارتقاء ساختار باتری های سرب اسیدی از جمله افزایش طول عمر آنها، این تفاومت ها در بسیاری از بخش ها تغییراتی پیدا کرده است. اگر شما نیاز به یک سیستم بک آپ باتری دارید هر دو نوع باتری های لیتومی و اسیدی برای این کار گزینه مناسبی هستند. اما در کاربرد های چرخه ای باتری های لیتیومی عملکرد بهتری از خود نشان می دهند. هرچند که در تمام موارد جنبه اقتصادی پروژه عاملی مهم به شمار می رود.