مقایسه باتری های سرب اسید با نیکل کادمیوم

برای صنعتگران و تولیدگران هموراه انتخاب نوع باتری متناسب با کاربردی که دارند یک چالش غیرقابل انکار است. در حال حاضر دو نوع باتری سرب اسید و نیکل کروم در بازار عرضه میشود و هرکدام مشتریان و طرفداران خود دارد؛ در این مقاله نکات مثبت و منفی هرکدام را توضیح میدهیم. با ما همراه باشید.

تاریخچه باتری

قدیمی ترین باتری که کشف شده مربوط به سال 224 میلادی است که ایرانیان باستان مخترع آنند.

در سال 1859 آقای Gaston Plante، فیزیک دان فرانسوی، مخترع اولین باری سرب اسیدی در جهان بود.

در سال 1899 آقای Waldemar Jungner شیمی دان سوئدی، اولین باتری نیکل کادمیوم را در جهان اختراع کرد.

تاریخچه اختراع باتری نیکل کادمیوم و سرب اسید

نرخ دشارژ باتری

باتری‌ها به صورت ذاتی به خاطر واکنش‌های شیمایی داخلی خودشان دشارژ می‌شوند. روند دشارژ باتری های سرب اسید نسبت به باتری نیکل کادمیوم کمتر است. بنابراین اگر برای مصارفی که نیاز ناگهانی در بازه های طولانی دارید باتری سرب-اسید پیشنهاد میشود.

در شکل زیر نرخ دشارژ باتری‌ها نیکل کادمیوم و سرب اسید از یک برند خاص را مشاهده می‌کنید. نرخ دشارژ باتری نیکل کادمیوم نسبت به نرخ دشارژ باتری سرب اسید در یک شرایط معین بیشتر است.

منحنی های نرخ دشارژ باتری سرب اسید و نیکل کادمیوم

طول چرخه عمر باتری

طول چرخه عمر باتری یعنی تعداد دفعاتی که میتوان باتری را شارژ و دشارژ کرد قبل از اینکه باتری خراب شود. این پارامتر وابسته عمق شارژ و دشارژ دارد. یعنی هرچقدر درصد بیشتری از باتری استفاده کنیم، طول چرخه عمر آن کمتر میشود.

باتری‌های سرب اسید نسبت به باتری‌های نیکل کادمیوم طول چرخه عمر کمتری دارند. به صورت سر انگشتی میتوان گفت که طول چرخه عمر باتری نیکل کادمیوم حدود 2 برابر این میزان در باتری سرب اسید است. در شکل زیر مفهوم توضیحاتی که داده شد به وضوح مشخص است.

طول چرخه عمر باتری نیکل کادمیوم و سرب اسید

باتری نیکل کادمیوم برای دستگاه هایی نظیر نمونه گیرها، جریان سنج‌ها، پمپ‌های پورتابل و سایر تجهیزات مانیتورینگ محیط مناسب است.

باتری های نیکل کادمیوم نسبت به باتری های سرب اسید در برابر شارژ بیش از حد مقاوم ترند. اگر باتری‌های سرب اسید را بیش از حد شارژ کنیم به خاطر اکسیداسون صفحات آن‌ها، آسیب می‌بینند؛ اما این اتفاق برای باتری های نیکل کادمیوم اتفاق نمی‌افتد و میتوان به تعداد دفعات نامعینی این روند را تکرار کرد.

باتری های نیکل کادمیوم میتوانند در شرایطی که دشارژ کامل شدند، مدت بیشتری نسبت به باتری های سرب اسید دوام بیاورند.  بدین صورت که اگر باتری های سرب اسیدی که حداکثر شارژ آنها 20 درصد باشد، در کمتر از چند روز احتمالا به طور کامل از رده خارج شده و غیر قابل استفاده میشوند. باتری های سرب اسید به خاطر واکنش‌های شیمایی داخلی در شرایط دشارژ “سولفاته” میشوند. این پروسه سبب افزایش مقاومت سری داخلی باتری شده و شارژ آن را سخت تر میکند. حتی با خراب شدن یک سل باتری، کل باتری بلااستفاده میشود.

دمای کاری

ظرفیت باتری وابسته به دمای کاری آنهاست. باتری‌های نیکل کادمیوم در دماهای پایین نسبت به باتری سرب اسید ظرفیت بیشتری دارد. به شل زیر دقت کنید، مشخص است که در دماهای زیر 50 درجه سانتی گراد باتری نیکل کادمیوم نسبت به سرب اسید ظرفیت بیشتری برحسب درصد دارد.

زمان دشارژ

هرچقدر باتری در زمان دشارژ عملکرد ثابت و پایدارتری داشته باشد، کیفیت آن بهتر است. شکل زیر روند دشارژ باتری های نیکل کادمیوم و سرب اسید را نشان میدهد. همانطور که مشاهده میکنید، در روند دشارژ باتری نیکل کادمیوم، ولتاژ دو سر آن نسبت به باتری سرب اسید تغییر کمتری دارد.

ثبوت بیشتر ولتاژ باتری های نیکل کادمیوم متناسب برای استفاده در دستگاه هایی نظیر اندازه گیرها و تجهیزات ابزار دقیق، مصارف توان ثابت و کنترل شده موتورها و پمپ ها است.

منحنی ولتاژ دشارژ به درصد باقی مانده شارژ باتری سرب اسید و نیکل کادمیوم

سرعت شارژ

باتری های نیکل کادمیوم نسبت به باتریه های سرب اسید با ظرفیت یکسان، سرعت شارژ بیشتری دارند

پیک جریان دشارژ

باتری های نیکل کادمیوم در لحظه میتوانند حدود 50 برابر ظرفیتشان جریان تامین کنند. در صورتی که باتری های سرب اسید در همان شرایط قادر به تولید حداکثر جریان لحظه 1.5 برابر ظرفیتشان هستند.[ویکی پدیا]

باتری مناسب منابع تغذیه UPS

باتری‌های سرب اسید به طور معمول برای منابع تغذیه بدون وقفه انتخاب میشوند. باتری های سرب اسید در طولانی مدت قابلیت اطمینان پذیری بیشتری نسبت به باتری های نیکل کادمیوم دارند. قیمت آن ها برای توان های زیاد کاملا اقتصادی و به صرافه است و وزن زیادشان برای بسیاری از مصارف چندان مهم نیست.

نتیجه گیری

انتخاب باتری وابسته به نوع استفاده، کاربرد و شرایط کاری آن دارد. در جدول زیر به صورت مختصر ویژگی های باتری را باهم مقایسه میکنیم:

منابع :

https://www.clippercontrols.com/content/Nicad_vs_LeadAcidBatteries_TechBulletin.pdf

https://pwrstoragesolutions.com/wp-content/uploads/2020/08/End-of-life-of-SLA-v-NiCd.pdf

https://www.exitexpo.com/landing-pages/SLABatteriesVsNICAD.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Nickel%E2%80%93cadmium_battery

https://site.ieee.org/fw-pes/files/2018/07/Industrial-Batteries-101-IEEE-PES-Ft-Worth.pdf