Odată cu apariția mai multor tipuri de baterii și dezvoltarea continuă a dispozitivelor inteligente avansate, vehicule electrice, și energie solară, există o dezbatere în curs despre tipul de baterie care oferă cea mai bună performanță și putere. Una dintre cele mai frecvente și recurente comparații este dezbaterea bateriei plumb-acid vs litiu-ion. Acest articol va explora diferențele dintre bateriile cu plumb-acid și bateriile cu litiu-ion.

Bateria plumb-acid a fost prima baterie reîncărcabilă folosită comercial. A fost inventat în 1859 și este încă utilizat pe scară largă pentru o varietate de scopuri. Spre deosebire de bateriile litiu-ion, bateriile plumb-acid sunt ieftine și sunt adesea considerate o modalitate mai ieftină de a furniza cantități mari de energie.

O baterie plumb-acid este o baterie reîncărcabilă care utilizează de obicei plumb poros ca anod încărcat negativ și un oxid. (oxid de plumb) ca electrod pozitiv.

Atât catodul, cât și anodul sunt scufundați într-un electrolit constând dintr-o soluție acidă de acid sulfuric diluat.. Cufundarea electrozilor în electrolit provoacă o reacție chimică. În interiorul bateriei are loc o reacție chimică, eliberând un curent electric care circulă prin electrozi.

Bateriile cu plumb-acid sunt utilizate pe scară largă în vehiculele electrice, bărci cu motor, trotinete electrice, iluminat de urgență, si alte domenii.

1. Sunt ieftine. De aceea este utilizat pe scară largă pe piața actuală.
2. Au cea mai mică rată de auto-descărcare dintre toate bateriile reîncărcabile.
3. Bateriile cu plumb necesită puțină întreținere și pot funcționa bine în condiții dure.
4. Putere specifică mare, care poate produce un curent de descărcare mare.

1. Bateriile cu plumb-acid sunt de obicei mai mari în comparație cu bateriile litiu-ion cu o capacitate similară.
2. Au un ciclu de viață limitat și sunt mai susceptibili la scurtarea duratei de viață a bateriei din cauza descărcării profunde.
3. Bateriile trebuie menținute încărcate pentru a preveni sulfatarea bateriei.
4. Viteza de încărcare este lentă, luând 14 la 16 ore pentru a se încărca complet.
5. Nu este prietenos cu mediul, nereciclarea va avea un impact negativ asupra mediului.

De la apariția sa, bateriile litiu-ion au schimbat jocul în domeniul producerii de energie și au devenit din ce în ce mai populare datorită designului lor portabil, capacitatea de încărcare, și densitate mare de energie. Datorita acestor proprietati, bateriile litiu-ion au câștigat adoptarea generală în multe dispozitive electronice, cum ar fi telefoanele mobile, tablete, si laptopuri. în plus, este folosit și în vehiculele electrice (EV-uri) și plimbări în industria auto și echipamente solare.

Baterie litiu-ion, cunoscută și sub numele de baterie litiu-ion, este o baterie reîncărcabilă care utilizează ioni de litiu pentru a stoca energie. Este format dintr-un electrod încărcat pozitiv (catod) și un electrod încărcat negativ (anod).

În timpul încărcării, ionii de litiu se deplasează de la catod la anod, care creează un curent electric. Procesul invers are loc în timpul descărcării. Catodul este de obicei un material pe bază de litiu și controlează capacitatea și tensiunea bateriei.

De obicei, grafitul este folosit ca material anod. Între catod și anod se află un electrolit compus din săruri de litiu într-un solvent organic. Componenta finală a unei baterii litiu-ion este separatorul, care este o barieră fizică între catod și anod care permite ionilor de litiu să se deplaseze prin baterie, blocând în același timp intrarea electronilor..

Ionii de litiu sunt produși la catod și transportați de electrolit, deplasarea prin separator la anod, unde sunt depozitate în timpul procesului de încărcare a bateriei. Principiul de funcționare al bateriilor litiu-ion este simplu.

Când bateriile litiu-ion sunt folosite pentru a alimenta aparate precum vehiculele de agrement (RV-uri), ionii de litiu se deplasează de la anod la catod prin electrolit. Această mișcare declanșează electroni, determinându-le să se deplaseze de la catod la anod. Când dispozitivul este încărcat, are loc inversul acestui proces chimic.

Bateriile litiu-ion sunt utile în multe domenii, cu aplicaţii majore în sistemele de supraveghere, pachete de alimentare portabile, vehicule electrice și RV-uri, sisteme de stocare a energiei solare, putere de rezervă de urgență (UPS), și performanțe maritime.

1. Sunt mai ușoare decât alte baterii, deoarece electrozii sunt fabricați din materiale ușoare.
2. Au o durată de viață lungă și pot păstra o încărcare mult timp.
3. Au o densitate de energie mai mare decât alte tipuri de baterii, cum ar fi bateriile cu plumb-acid.
4. Au o adâncime mai mare de descărcare și pot gestiona mai multe cicluri de încărcare și descărcare.

1. Au un cost semnificativ mai mare în comparație cu bateriile plumb-acid.
2. Au fugă termică, ceea ce înseamnă că pot lua foc.
3. Temperaturile ridicate accelerează durata de viață a acestor baterii, făcându-le să se degradeze mai repede.
4. Ele nu pot fi aduse la bordul avioanelor deoarece pot genera căldură care poate provoca un incendiu, așa că autoritățile de reglementare au interzis bateriile cu litiu-ion.

Când revizuiți opțiunile de alimentare și stocare a energiei, o întrebare frecventă care se pune adesea este ce baterie este cea mai bună să alegeți. Cele mai comune alegeri sunt tehnologiile bateriilor plumb-acid și litiu-ion, care înlocuiesc rapid bateriile tradiționale cu plumb-acid. Să comparăm caracteristicile bateriilor cu plumb și ale bateriilor cu litiu.

Bateriile cu plumb-acid eliberează hidrogen și oxigen atunci când sunt supraîncărcate. Aceste gaze sunt foarte inflamabile și pot provoca explozii ale bateriei sau otrăviri umane dacă nu sunt ventilate corespunzător. Cu toate acestea, majoritatea bateriilor plumb-acid de pe piață sunt reglate prin supapă și, prin urmare, sunt sigure de utilizat.

În contrast, bateriile cu litiu nu eliberează substanțe nocive în timpul utilizării. Bateriile cu litiu-ion prezintă, de asemenea, pericole pentru siguranță din cauza evadării termice. Pentru a evita potențialele pericole ale bateriilor, mulți producători de baterii cu litiu au adăugat sisteme de gestionare a bateriilor (BMS) la produsele lor. BMS va reduce riscul de defecțiune și va asigura siguranța celulelor bateriei.

Fiecare industrie care utilizează aceste baterii are reguli care ghidează producția lor pentru a se asigura că sunt sigure de utilizat, si cel mai important, ambele baterii trebuie manipulate cu grijă.

Eficiența costurilor este un alt factor pe care mulți oameni se concentrează atunci când cumpără baterii. Aceasta este principala diferență dintre bateriile cu plumb-acid și bateriile cu litiu-ion.

Bateriile cu plumb-acid sunt o opțiune mai ieftină pentru instalarea bateriilor. Pentru baterii de aceeași dimensiune și capacitate, prețul bateriilor litiu-ion este de obicei de două ori mai mare decât al bateriilor comparabile cu plumb-acid.

Cu toate acestea, în ceea ce privește durata de viață a acestor baterii, bateriile cu litiu-ion durează mult mai mult decât bateriile cu plumb-acid. Valoarea de viață a bateriilor litiu-ion va fi de două ori mai mare decât a bateriilor cu plumb-acid.

Prin urmare, bateriile plumb-acid sunt doar o opțiune mai ieftină pentru aplicații staționare pe termen scurt, cu cerințe reduse de energie. În contrast, dacă doriți să utilizați bateriile ca sursă de energie pentru o perioadă lungă de timp, bateriile cu litiu sunt o opțiune mai rentabilă

Nimeni nu vrea să transporte baterii voluminoase. De aceea, mulți utilizatori preferă să folosească baterii ușoare care ocupă cât mai puțin spațiu disponibil. Bateriile plumb-acid conțin plumb, care este un material de înaltă densitate, în timp ce bateriile litiu-ion conțin litiu, care este 55% mai usor decat plumbul. Bateriile plumb-acid conțin mult plumb și sunt 5 de ori mai grele decât bateriile litiu-ion. Pe lângă asta, bateriile litiu-ion au o densitate de energie mai mare și nu necesită la fel de mult spațiu fizic ca bateriile cu plumb-acid, astfel încât bateriile cu litiu-ion sunt mai ușoare ca greutate și dimensiune în comparație cu bateriile cu plumb-acid.

Capacitatea bateriei este o măsură a cantității de energie care poate fi stocată și eventual descărcată dintr-o unitate de volum a bateriei. Capacitatea unei baterii indică în mod direct cât de mult material activ este conținut în interiorul bateriei.

Deși capacitatea bateriei poate varia în funcție de model și producător, un lucru este la fel: densitatea energiei și capacitatea bateriei bateriilor cu litiu-ion sunt semnificativ mai mari în comparație cu bateriile cu plumb-acid. Folosind același spațiu, bateriile cu litiu-ion pot stoca mai multă energie decât bateriile cu plumb-acid.

Deoarece tehnologia litiu-ion are o capacitate mai mare de stocare a energiei, puteți alimenta mai multe dispozitive și puteți descărca mai multă energie pentru o perioadă considerabilă de timp.

Adâncimea de descărcare (DOD) a unei baterii se referă la cantitatea maximă de energie pe care o poate folosi o baterie complet încărcată înainte de a fi reîncărcată. Măsoară cât de mult din energia bateriei o puteți consuma în siguranță, fără a provoca vreo deteriorare a bateriei.

Adâncimea de descărcare a bateriilor cu litiu și a bateriilor cu plumb-acid este astfel: bateriile plumb-acid au un DOD de 50%, și depășirea acestei adâncimi poate afecta negativ durata de viață a bateriei, în timp ce bateriile litiu-ion au un DOD mai mare de 80% sau mai multe.

Profunzimea mai mare de descărcare a bateriilor litiu-ion le permite să aibă o capacitate de utilizare eficientă mai mare decât bateriile cu plumb-acid. În ceea ce privește timpul de încărcare, bateriile litiu-ion pot fi încărcate complet în doar câteva minute până la trei ore.

O baterie plumb-acid de dimensiuni similare poate dura 10 ore sau mai mult pentru a se încărca complet, un factor care este critic pentru aplicațiile sensibile la timp, care au mai puține intervale de odihnă și mai mult timp de utilizare.

Durata de viață a unei baterii se referă la numărul de cicluri de încărcare pe care le poate parcurge o baterie fără a degrada performanța. Când o baterie este descărcată (de la dispozitivul pe care îl alimentează) și reîncărcat, acesta se numește ciclu de încărcare.

Durata de viață a unei baterii este de obicei măsurată prin numărul de cicluri de încărcare pe care le poate parcurge o baterie înainte de a expira. Este important să înțelegeți că adâncimea descărcării afectează în mod direct durata de viață a unui acumulator; descărcări mai profunde pun mai mult stres asupra bateriei, scurtarea ciclului său de viață și reducerea eficienței acestuia.

În concluzie, bateriile cu durată de viață lungă au o durată de viață mai lungă decât bateriile cu durată de viață scurtă. De obicei, bateriile plumb-acid au o durată de viață de aproximativ 300-500 cicluri, care poate dura aproximativ unul până la doi ani.

Baterii litiu-ion, pe de altă parte, au un ciclu de viață mult mai lung. Bateriile cu litiu fier fosfat sunt cunoscute pentru că au o durată de viață mai lungă, cu un ciclu de viață de peste 4000 cicluri, care poate dura 10 ani, iar unele soiuri high-end pot rezista până la 15 ani sau mai mult.

Deoarece bateriile nu durează pentru totdeauna, asta ne lasă cu o altă întrebare importantă: care sunt efectele asupra mediului ale plumbului-acid vs. litiu-ion?

Mai devreme în acest articol, am văzut că bateriile plumb-acid și litiu-ion conțin materiale periculoase și foarte toxice. Datorită duratei lungi de viață a bateriei, bateriile cu litiu-ion sunt înlocuite mai rar decât bateriile cu plumb-acid.

În plus, sunt usor de unica folosinta, făcându-le mai prietenoase cu mediul. Bateriile cu plumb-acid conțin două materiale foarte toxice, plăci de plumb și acid, care poate provoca o degradare semnificativă a mediului.

Asigurarea că acestea sunt eliminate în mod corespunzător necesită o mulțime de bani și timp, ceea ce face din bateriile litiu-ion o alegere mai bună pentru instalarea bateriilor, rezultând o cerere mare din partea producătorilor de electronice și vehicule electrice.

1- Celule solare

În ultimii ani, oamenii au manifestat o preocupare tot mai mare pentru pământ, și tot mai mulți oameni aleg surse de energie regenerabilă în casele și birourile lor. Ca urmare, panourile solare sunt acum mai populare ca niciodată. Cel mai bine este să aveți o baterie de mare capacitate pentru a stoca electricitatea generată de panourile solare pentru o utilizare ulterioară.

Pachetele de baterii cu mai multe celule pot îndeplini bine această funcție. În comparație cu bateriile plumb-acid de aceeași dimensiune, bateriile litiu-ion au rate de încărcare mai rapide și o adâncime mai mare de descărcare, oferind o eficiență energetică mai mare pentru o perioadă mai lungă.

2- Vehicule electrice

În general, tipul de baterie necesar pentru vehiculele electrice este de așteptat să fie ușor și de performanță superioară. Bateriile litiu-ion sunt preferate datorită timpului lor rapid de încărcare și a capacității de a furniza energie constantă pe tot parcursul ciclului de descărcare..

Niciun alt tip de baterie din industria vehiculelor electrice nu le poate egala în acest sens. Acest lucru face din bateriile litiu-ion tipul de baterie numărul unu pe piața vehiculelor electrice.

3- Plimbări electrice

Călătoria cu plimbări electrice, cum ar fi trotinete electrice și skateboard-uri electrice, nu este complicată atunci când aveți baterii litiu-ion. Bateriile litiu-ion au patru celule, fiecare producând 3,2 V. Puteți conecta patru baterii suplimentare în paralel, oferindu-ți mai multă putere a bateriei.

Densitatea ridicată de energie a bateriilor litiu-ion înseamnă că puteți conduce mai mult timp cu vehiculul electric ales fără să vă faceți griji pentru asta. Un alt beneficiu al bateriilor litiu-ion pentru plimbările electrice este că pot menține încărcarea mult timp. Bateriile plumb-acid nu au aceste caracteristici, făcându-le inadecvate pentru utilizarea în cursele electrice.