مقایسه باتری های اسید سرب و نیکل کادمیوم

باتری های اسید سرب و نیکل کادمیوم بیشترین مصرف باتری در صنعت برق اضطراری و UPS را دارند. حال می خواهیم به این مسئله بپردازیم که تفاوت این دو باتری چیست؟ در چه مواردی بهتر است از باتری های اسید سرب استفاده شود و در چه مواردی باتری های نیکل-کادمیوم؟ نقاط قوت و ضعف هر کدام چیست؟ در ادامه ، این دو نوع باتری به طور خلاصه از زوایای مختلف مقایسه می شوند.

مواد تشکیل دهنده باتری

باتری سرب - اسید: آند یا قطب مثبت از اکسید سرب و قطب منفی یا کاتد از سرب ساخته شده است و الکترولیت آن محلول اسید سولفوریک و آب است. خالص (H2SO4) به طور کلی بین 25 تا 40٪ از محلول کل را تشکیل می دهد.

باتری نیکل-کادمیوم: هیدرات نیکل قسمت عمده آند را تشکیل می دهد ، در حالی که کادمیوم (Cd) عنصر غالب در کاتد است. محلول هیدروکسید پتاسیم در آب نیز به عنوان الکترولیت باتری عمل می کند. غلظت هیدروکسید پتاسیم به طور کلی بین 20 تا 35٪ از محلول کل الکترولیت است.

قیمت باتری

باتری های نیکل-کادمیوم حدود 2 تا 4 برابر باتری های اسید سرب هستند. البته بسته به کیفیت و نوع آلیاژ و فناوری باتری ، این اختلاف ممکن است بیش از 5 برابر باشد. به همین دلیل ، سرمایه اولیه مورد نیاز برای تأمین نیروی پشتیبان بسیار بیشتر از باتری های نیکل-کادمیوم خواهد بود.

عمر باتری

یک قانون کلی برای اکثر انواع باتری ها این است که با افزایش دشارژ ، عمر باتری کاهش می یابد. اما هر دو باتری نیکل کادمیوم و باتری اسید سرب نیز به عمق تخلیه واکنش نشان می دهند. این بدان معناست که اگر به عنوان مثال ، باتری به طور متوسط ​​30٪ تخلیه شود ، طول عمر آن بسیار بیشتر از زمانی است که به طور متوسط ​​تا 80٪ تخلیه می شود. اگرچه باتری های نیکل-کادمیوم گرانتر از باتری های اسیدی مهر و موم شده هستند ، اما تعداد چرخه های تخلیه بسیار بیشتر از باتری های اسید سرب است.

حساسیت به دما

باتری های اسید سرب برای کار در دمای 10 تا 35 درجه سانتی گراد بیشتر توصیه می شوند ، زیرا حساسیت بیشتری نسبت به تغییرات دما دارند. ظرفیت ظاهری باتری های سرب اسید با کاهش دما به سرعت کاهش می یابد و از طرف دیگر ، طول عمر متوسط ​​آنها با افزایش دما بسیار کاهش می یابد. اما باتری های نیکل کادمیوم کمتر به تغییرات دما پاسخ می دهند. باتری های نیکل کادمیوم به خصوص در مواردی که باید از باتری در دمای پایین استفاده شود بهترین انتخاب است. محدوده دمایی مناسب برای عملکرد باتری نیکل-کادمیوم چیزی بین 60 تا -20 درجه سانتیگراد است. البته متوسط ​​عمر آن نیز با افزایش دما کاهش می یابد.

مقایسه باتری های اسید سرب و نیکل کادمیوم

حتی اگر باتری به مدار متصل نباشد ، پس از مدتی تخلیه می شود ، این پدیده را خود تخلیه می نامند. سرعت این پدیده در باتری های نیکل کادمیوم چند برابر سریعتر از باتری های اسید سرب است. باتری های نیکل-کادمیوم ، بسته به آلیاژ استفاده شده در ساخت آنها و همچنین دمای محیط ، حتی ممکن است روزانه 1 capacity از ظرفیت خود را در هنگام ذخیره سازی از دست بدهند. 

این امر به شارژ مجدد باتری در حین استفاده و همچنین اتلاف انرژی نیاز دارد. یادآوری این نکته نیز حائز اهمیت است که اگرچه تخلیه باتریهای نیکل کادمیوم از چندین برابر باتریهای اسید سرب است ، باتریهای نیکل کادمیوم را می توان حتی به طور کامل تخلیه ذخیره کرد. اما باتری های Lead Acid نباید با سطح شارژ پایین ذخیره شوند زیرا این کار باعث سولفات باتری شده و از عمر مفید آن تا حد زیادی می کاهد.

اندازه و وزن

باتری های اسید سرب فرایند تولید ساده تری نسبت به باتری های نیکل کادمیوم دارند. اما در عین حال انرژی ذخیره شده در باتری نسبت به وزن آن یکی از کمترین مقادیر بین انواع باتری است (50-30 وات بر کیلوگرم). در حالی که چگالی انرژی در وزن در باتری های نیکل کادمیوم چیزی بین 45-80 Wh / kg است. این بدان معنی است که باتری های نیکل-کادمیوم تا 30٪ انرژی بیشتری نسبت به باتری های اسید سرب در همان وزن ذخیره می کنند. بنابراین ، در مواردی که وزن کل باتری ها مهم است ، استفاده از باتری های نیکل کادمیوم توصیه می شود.

سرعت شارژ

باتری های نیکل کادمیوم در کمتر از یک ساعت شارژ می شوند. در حالی که شارژ سریع باتری های Lead Acid در کمتر از 4 ساعت توصیه نمی شود و به طور کلی شارژ آنها حدود 8 تا 10 ساعت طول می کشد.

حداکثر جریان تخلیه

تخلیه باتری های اسید سرب با جریان بیشتر از 5 برابر جریان نامی آن توصیه نمی شود (به عنوان مثال ، باتری 9 آمپر نباید با جریان بیشتر از 45 آمپر تخلیه شود) ، اما باتری های نیکل کادمیوم می توانند حتی با جریان تخلیه شوند 10 تا 15 برابر جریان نامی آنها. تخلیه

ولتاژ اسمی سلول ها

به دلیل ساختار شیمیایی متفاوت دو باتری ، ولتاژ اسمی سلولهای آنها نیز متفاوت است. ولتاژ هر سلول در باتری های نیکل کادمیوم 1.2 ولت و در باتری های اسید سرب 2 ولت است. به همین دلیل برای ساختن یک باتری 12 ولتی نیکل کادمیوم ، باید 10 سلول را روی هم قرار دهید. در حالی که با سریال سازی 6 سلول باتری Lead Acid ولتاژ مشابهی تولید می شود.