انواع باتری های صنعتی شامل چه مواردی است؟

باتری‌ها، برق قابل اعتماد و بی سیم را برای انواع تجهیزات، دستگاه‌ها و ماشین آلات در تأسیسات صنعتی تأمین می‌کنند.

انواع مختلفی از باتری‌ها برای کاربردهای صنعتی موجود است.

با وجود انواع باتری‌های صنعتی در اندازه‌ها و طرح‌های مختلف، شناسایی باتری‌هایی که نیازهای شما را برآورده می‌کنند، می‌تواند چالش برانگیز باشد.

در این مقاله به آشنایی بیشتر با برخی از رایج‌ترین انواع باتری‌های صنعتی خواهیم پرداخت که به شما در یافتن باتری‌های مناسب برای تجهیزات کمک می‌کند.

1# باتری صنعتی چیست؟

باتری صنعتی وسیله‌ای الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی را به الکتریسیته تبدیل می‌کند.

این باتری‌ها به صورت گسترده در موارد زیر استفاده می‌شوند:

• اتوماسیون
• ماشین آلات ساختمانی
• روباتیک
• وسایل نقلیه حمل و نقل کوچک

انواع باتری های صنعتی برای عملکرد، قابلیت اطمینان و عمر طولانی طراحی شده‌اند.

انواع باتری های صنعتی در کاربردهای مختلفی از جمله موارد زیر استفاده می‌شوند:

• وسایل نقلیه الکتریکی خارج از بزرگراه
• تجهیزات ساختمانی
• صنایع دریایی
• لیفتراک‌ها
• ماشین آلات کشاورزی
• تجهیزات الکتریکی پشتیبانی زمینی
• کاربردهای مصرف کننده مانند چراغ قوه

2# انواع باتری های صنعتی

انواع باتری های صنعتی مزایا و ویژگی‌های متفاوتی را ارائه می‌دهند که باید هنگام انتخاب باتری برای برنامه مورد نیاز در نظر گرفته شوند.

در این بخش با انواع باتری صنعتی آشنا خواهیم شد.

1-2# اسید سرب

باتری‌های سرب اسید قدیمی‌ترین نوع باتری مورد استفاده هستند.

باتری‌های اسید سرب به صورت گسترده در خودروها برای تأمین جریان بالای مورد نیاز موتورهای استارت خودرو استفاده می‌شوند.

این همان نوع باتری است که در خودروهای خود دارید؛ اما باتری‌هایی که برای پروژه‌های انرژی استفاده می‌شوند، معمولاً بلندتر هستند.

این نوع باتری با راندمان شارژ – دشارژ 50 تا 95 درصد قابل شارژ نیز خواهد بود.

مزایای اصلی باتری‌های اسید سرب عبارت اند از:

• آنها برای پروژه‌های انرژی قابل اعتماد هستند.
• آنها در مقایسه با دیگر انواع جدیدتر باتری ارزان هستند.
• باتری‌های سرب اسیدی موفق‌ترین باتری‌ها در بازیافت هستند.

معایب اصلی آن عبارت اند از:

• اندازه باتری سرب اسیدی بزرگ است، بنابراین فضای زیادی را اشغال می‌کند.
• آنها همچنین عمر چرخه پایینی دارند.
  بسته به این که چند بار آنها را شارژ و تخلیه می‌کنید، معمولا بین 2 تا 8 سال دوام می‌آورند.
• عمق دبی آنها حدود 60 درصد است، به این معنی که پس از استفاده از 60 درصد ظرفیت آنها، باید آنها را دوباره شارژ کنید.
• آنها در دمای 20 درجه سانتیگراد بهترین عملکرد را دارند.
  اگر دمای محیط آنها بالاتر باشد، عملکرد و طول عمر آنها کاهش می‌یابد.
• همچنین نگرانی‌های زیست محیطی برای سرب استفاده شده در داخل باتری‌ها وجود دارد.

2-2# لیتیوم یون

باتری‌های لیتیوم یونی یکی دیگر از انواع باتری های صنعتی هستند که به صورت گسترده در گوشی‌های هوشمند و لپ تاپ‌ها استفاده می‌شوند.

همچنین می‌توان از آنها در خودروهای برقی استفاده کرد.

باتری‌های لیتیوم یونی می‌توانند عمیق‌تر تخلیه شده و طول عمر بیشتری نسبت به باتری‌های اسید سرب دارند.

راندمان دبی 80 درصد و طول عمر 13 تا 18 سال دارند.

مزایای اصلی باتری‌های لیتیوم یون عبارت اند از:

• علاوه بر طول عمر و کارایی بیشتر، انتظار می‌رود در چند سال آینده با آسان‌تر شدن تولید این نوع باتری، قیمت آن کاهش یابد.
• سلول‌های لیتیوم یون در صورت دفع آسیب کمی به محیط زیست و انسان وارد می‌کنند.
• آنها برای کاربردهای مدرن سنجش سوخت مناسب هستند.

معایب اصلی باتری‌های لیتیوم یونی عبارت اند از:

• آنها شکننده هستند و برای حفظ عملکرد ایمن به مدار حفاظتی نیاز دارند.
• این فناوری هنوز به بلوغ کامل نرسیده است.
• در صورت استفاده نامناسب، خطر آتش سوزی را به همراه دارد.
• با وجود کاهش احتمالی قیمت در آینده، قیمت این باتری همچنان برای ساخت بسیار گران است.

در ادامه با انواع باتری های صنعتی لیتیوم یون آشنا خواهیم شد.

1) فسفات آهن لیتیوم (LiFePO4)

باتری‌های LFP به دلیل ایمنی و چرخه عمر طولانی خود مشهور هستند و آنها را به گزینه‌ای پیشرو برای سیستم‌های ذخیره انرژی باتری، وسایل نقلیه الکتریکی و مواردی از این قبیل تبدیل می‌کند.

آنها چگالی انرژی پایین‌تر، چگالی توان قوی و مقرون به صرفه‌ای دارند.

این توازن ویژگی‌ها، LFP را به جایگزینی عالی برای باتری‌های اسید سرب تبدیل می‌کند، به ‌ویژه در برنامه‌هایی که به ایمنی بالا و قابلیت اطمینان طولانی‌ مدت نیاز دارند، مانند توان پشتیبان و تنظیم فرکانس.

از بین تمام باتری‌های لیتیومی، LFP به دلیل مزیت داشتن طول عمر طولانی و یکی از بالاترین رکوردهای ایمنی در بین تمام باتری‌های لیتیوم، مسلماً انتخاب شماره یک برای سیستم‌های ذخیره ‌سازی انرژی تجاری، خودروهای الکتریکی و سایر کاربردها است.

فناوری فسفات آهن لیتیوم ده‌ها سال است که وجود داشته؛ اما همچنان در بازار باتری به رشد خود ادامه می‌دهد و ثابت می‌کند که شیمی LFP به همان اندازه که بالغ بوده، قابل اعتماد است.

با توجه به دستاورد قابل توجه آن در ایمنی و طول عمر، LFP برای پروژه‌های جایگزین باتری‌های اسید سرب قدیمی، بهینه سازی یا افزایش دیزل، توان پشتیبان و تنظیم فرکانس توصیه می‌شود.

2) لیتیوم نیکل منگنز اکسید کبالت

اکسید کبالت لیتیوم نیکل منگنز (NMC) به دلیل چگالی انرژی بالا و مقرون به صرفه بودن آن متمایز است.

این ویژگی‌ها آنها را برای پیشرانه‌های الکتریکی و وسایل نقلیه مطلوب می‌سازد، اگرچه نگرانی‌های ایمنی برخی از شرکت‌های باتری‌ سازی را بر آن داشته تا جایگزین‌های آن را بررسی کنند.

انعطاف‌ پذیری در تنظیم محتوای نیکل و منگنز امکان بهینه ‌سازی در جهت نیازهای انرژی یا انرژی خاص را فراهم کرده و سازگاری NMC را در برنامه‌های مختلف ذخیره ‌سازی باتری و تحرک الکتریکی برجسته می‌کند.

NMC دارای چگالی انرژی بالایی است که به آن اجازه می‌دهد، انرژی بیشتری را در مقایسه با یک باتری با اندازه مشابه ذخیره کند.

در حالی که این مزیت NMC را برای پیشرانه‌های الکتریکی، خودروهای الکتریکی و دوچرخه‌های الکتریکی مطلوب می‌کند؛ اما نگرانی‌هایی را برای مالکان خودرو ایجاد کرده که ممکن است نگران آتش گرفتن خودرو پس از تصادف باشند.

با تغییر درصد NI و منگنز در جزء شیمیایی، می‌توان آن را برای داشتن توان ویژه یا انرژی ویژه بالا بهینه کرد.

نیکل و کبالت منابع محدودی هستند که نیاز به استخراج زیادی دارند و در این فرآیند گازهای گلخانه‌ای تولید می‌کنند.

3) اکسید لیتیوم منگنز (LiNm2O4)

لیتیوم منگنز اکسید (LMO) یک باتری متعادل است.

این باتری دارای چگالی توان و چگالی انرژی متوسطی در مقایسه با انواع دیگر باتری‌های لیتیومی است.

دو مزیت اصلی آن هزینه کم برای تولید باتری و همچنین پایداری حرارتی و ایمنی بالا است.

از معایب LMO می‌توان به عملکرد باتری کمتر از حد متوسط ​​و طول عمر آن اشاره کرد که نیاز به افزایش یا تعویض باتری بیشتر از سایر انواع باتری های صنعتی دارد.

LMO عمدتاً به دلیل ایمنی و مقرون به صرفه بودن در تجهیزات پزشکی و ابزارهای برقی استفاده می‌شود.

4) آلومینیوم لیتیوم نیکل کبالت (LiNiCoAIO2)

لیتیوم نیکل کبالت آلومینیوم (NCA) از قسمت‌های مساوی نیکل، کبالت و منگنز تشکیل شده است.

سلول‌های NCA یکی از بالاترین قابلیت‌های توان و انرژی و همچنین چرخه عمر فوق‌ العاده طولانی را دارند که آنها را به گزینه‌ای متداول برای کاربردهای ثابت و بخش الکتروموبیل می‌کند.

NCA فوق العاده قدرتمند است که بزرگترین مزیت و بزرگترین افت آن نیز هست.

درصد بالای کبالت در ترکیب شیمیایی آن، این باتری را به یکی از گران‌ ترین انواع باتری‌های لیتیوم یون تبدیل می‌کند.

تأمین کبالت سخت است و اثرات منفی بر محیط زیست دارد.

به دلیل ایمنی و عملکرد غیرقابل پیش‌ بینی، استفاده از آن به عنوان باتری انتخابی برای سیستم‌های ذخیره انرژی برای مصرف ‌کنندگان مشکل است.

5) لیتیوم تیتانات (Li2TiO3)

لیتیوم تیتانات (LTO) مزایای قوی از نظر عملکرد، قدرت و پایداری شیمیایی دارد که همه ویژگی‌های مهمی هستند که هر باتری باید داشته باشد.

ترکیبی از ویژگی‌های همراه با زمان شارژ سریع LTO، آن را به گزینه‌ای قابل اعتماد برای کاربردهای ثابت مانند ذخیره انرژی تبدیل می‌کند.

LTO دو نقطه ضعف دارد. عیب عمده لیتیوم تیتانات در مقایسه با سایر انواع باتری‌ های صنعتی، هزینه بسیار بالای آن به دلیل حجم تولید پایین آن در سراسر جهان است.

عیب دیگر چگالی انرژی کمتر آن به دلیل پتانسیل ولتاژ سلولی تیتانات است.

به دلیل تولید محدود، نمی‌توان آن را به راحتی برای کاربردهای تجاری و صنعتی مقیاس کرد.

با این حال، پتانسیل زیادی برای اکتشافات فضایی آینده دارد.

3-2# باتری جریانی

باتری‌های جریانی نوع نسبتاً جدیدی از باتری هستند که در بازار ظهور کرده‌اند.

آنها را باتری‌های جریانی می‌نامند؛ زیرا دارای محلول مبتنی بر آب از روی – برومید هستند که داخل آنها قرار گرفته است.

مزایای اصلی باتری‌های جریان عبارت اند از:

• بزرگترین نقطه قوت آنها این است که 100% عمق تخلیه دارند.
  این بدان معنا است که آنها می‌توانند به صورت کامل در یک چرخه تخلیه شوند و هیچ تأثیر منفی بر طول عمر ندارند.
• آنها برای کاربردهای با اندازه بزرگ از چند کیلووات تا حتی مگاوات مناسب هستند.
  هنگام استفاده از آنها برای انرژی خورشیدی، ظرفیت باتری‌های جریان در واقع بسیار امیدوارکننده است.
• آنها می‌توانند شرایط آب و هوایی شدید، تا 50 درجه سانتیگراد را تحمل کنند.
• تعمیر آنها ارزان است.
• الکترودهای استفاده شده در داخل باتری نیز سازگار با محیط زیست هستند.

معایب اصلی باتری‌های جریان عبارت اند از:

• قیمت در مقایسه با دو نوع ذکر شده در بالا بسیار گران است.
• طول عمر آن در واقع کمی کمتر از باتری‌های لیتیوم یونی است.

4-2# سدیم نیکل کلرید

سدیم نیکل کلرید یکی دیگر از انواع باتری های صنعتی جدید است.

در مقایسه با انواع دیگر باتری، این باتری جدیدترین و ایمن ترین است.

ترکیب شیمیایی استفاده شده در داخل این باتری‌ها آن را بسیار ایمن و قابل اعتماد می‌کند.

مزایای اصلی باتری‌های سدیم نیکل کلرید عبارت اند از:

• آنها می‌توانند از منفی 20 تا مثبت 60 درجه سانتیگراد کار کنند.
• آنها کاملاً قابل بازیافت بوده و هیچ مواد شیمیایی سمی یا خطرناکی برای انسان و محیط زیست ندارند.
• خطر آتش سوزی با این باتری وجود ندارد.
• سیستم‌های باتری لیتیوم یون بزرگتر نیاز به خنک کننده فعال دارند؛ اما این باتری‌ها به سیستم خنک کننده داخلی نیاز ندارند.

معایب اصلی باتری‌های نیکل کلرید سدیم عبارت اند از:

• عمر چرخه مورد انتظار آنها حدود 3500 چرخه است.
  در حالی که عمر چرخه باتری‌های لیتیوم یونی بین 4000 تا 10000 است.
• تنها 80 درصد عمق تخلیه دارد، به این معنا که برق داخل آن نمی‌تواند به صورت کامل استفاده شود.
• همچنین استفاده از آن بسیار گران است، حتی برای پروژه‌های بزرگ.
  هزینه به ازای هر کیلووات ساعت آن علی‌رغم مزایایی که ارائه می‌دهد، بسیار بالاتر از لیتیوم یون است.

5-2# آهن – لیتیوم

لیتیوم آهن یکی از جدیدترین پیشرفت‌ها در فناوری باتری است.

فناوری مبتنی بر فسفات پایداری حرارتی و شیمیایی به مراتب بهتری دارد که آن را ایمن‌تر از فناوری لیتیوم یون می‌کند.

سلول‌های لیتیوم فسفات در صورت استفاده نادرست در هنگام شارژ یا دشارژ غیر قابل احتراق هستند، در شرایط شارژ بیش از حد یا اتصال کوتاه پایدارتر هستند و می‌توانند دماهای بالا را بدون تجزیه تحمل کنند.

هنگامی که استفاده نادرست باشد، مواد کاتد مبتنی بر فسفات نمی‌سوزند و مستعد فرار حرارتی نیستند.

شیمی فسفات همچنین چرخه عمر طولانی تری را ارائه می‌دهد.

مزایای باتری های لیتیوم آهن عبارت اند از:

• پایدارترین
• چگالی خوب
• عمر طولانی
• اقتصادی

6-2# باتری‌های ذخیره سازی قلیایی

یکی از انواع باتری های صنعتی هستند که در آن انرژی الکتریکی از اثر شیمیایی در محلول قلیایی به دست می‌آید.

انواع مختلفی از مواد الکترود در چنین نوع باتری‌های ذخیره سازی وجود دارد که عبارت اند از:

• سیستم‌های نیکل (هیدروکسید) – کادمیوم: رایج‌ترین نوع باتری‌های کوچک قابل شارژ برای وسایل قابل حمل هستند.
  آنها سنگین بوده و چگالی انرژی نسبتاً محدودی دارند.
  باتری‌های نیکل کادمیوم بزرگتر در سیستم‌های برق اضطراری و برای راه اندازی موتور هواپیما استفاده می‌شوند.
  علاوه بر این، کاربردهایی در سایر سیستم‌های قدرت دارند.
• باتری‌های نیکل (هیدروکسید) روی: سیستم‌هایی از این نوع ممکن است جایگزین مناسبی برای باتری‌های کششی سرب-اسید یا باتری‌های نیکل-کادمیم شوند؛ اگر چرخه عمر آنها به صورت قابل توجهی بهبود یابد.
• باتری‌های نیکل (هیدروکسید)-آهن: باتری‌های آهنی با راندمان بالا شارژ نمی‌شوند، برق بیشتری مصرف می‌کنند و گرما تولید می‌کنند.
• سلول‌های نیکل (هیدروکسید)–هیدروژن: هیدروژن موجود در این سلول‌ها می‌تواند به عنوان یک ماده آند فعال عمل کند.
  در بسیاری از کاربردها، باتری‌های نیکل-کادمیم با باتری‌های هیدرید نیکل-فلز جایگزین می‌شوند؛ زیرا آنها فاقد کادمیوم سمی، ظرفیت بالاتر در واحد حجم، تحمل بیشتر در برابر استفاده نادرست هستند.
  در اکثر خودروهای الکتریکی و هیبریدی-الکتریکی، به صورت کلی از باتری های نیکل-فلز هیدرید استفاده می‌شود.
• سلول‌های قابل شارژ قلیایی روی-دی اکسید منگنز: این سلول‌ها به صورت تجاری به عنوان جایگزین با سایر سیستم‌ها به فروش می‌رسند، جایی که مقادیر متوسطی الکتریسیته مورد نیاز است.
  چگالی انرژی بالا و هزینه کم این سلول‌ها، معرفی تجاری و کارهای مهندسی بیشتر را تشویق می‌کند.
• باتری‌های نقره ای (اکسید)-روی: در جایی استفاده می‌شوند که وزن کم، چگالی توان بالا و حجم کم قابل توجه است.
  آنها در وسایل نقلیه ویژه برای اکتشاف زیردریایی و آزمایش‌های زیر آب حیاتی هستند.
  همچنین در تجهیزات ارتباطی، واحدهای رادار قابل حمل و همچنین در وسایل نقلیه فضایی و هواپیماها استفاده می‌شوند.

7-2# بسته‌های باتری صنعتی چند سلولی

بسته‌های باتری صنعتی چند سلولی مانند:

• باتری‌های لیفتراک OneCharge
• باتری‌های صنعتی Hawker
• GNB
• Evergreen

می‌توانند دارای ولتاژ و ظرفیت A/h صد برابر بیشتر از باتری‌های مصرف‌ کننده باشند.

آنها به عنوان باتری نیروی محرکه برای موارد زیر استفاده می‌شوند:

• خودروهای برقی
• لیفتراک
• بیل مکانیکی
• قطار

این دو نوع شیمیایی بسته باتری چند سلولی صنعتی اصلی هستند:

• سرب-اسید
• لیتیوم یون

3# انواع باتری مصرفی استاندارد تک سلولی

انواع باتری های صنعتی تک سلولی عبارت اند از:

• باتری‌های سکه‌ای: باتری‌های کوچک و گردی هستند که معمولاً در ساعت‌ها، ماشین‌حساب‌ها و سایر وسایل الکترونیکی کوچک استفاده می‌شوند.
• باتری های قلمی AAA: معمولاً در کنترل از راه دور، چراغ قوه و سایر دستگاه‌های الکترونیکی کوچک استفاده می‌شوند.
• باتری‌های AA: رایج ‌ترین نوع باتری مصرفی هستند و معمولاً در چراغ قوه، رادیو و سایر دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند.
• باتری‌های C: بزرگتر از باتری‌های AA هستند و معمولاً در ابزارهای برقی، رادیوها و سایر دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند.
• باتری‌های D: بزرگترین نوع باتری مصرفی هستند و معمولاً در چراغ قوه، رادیو و سایر دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند.
• باتری‌های تجاری 9 ولت: در انواع دستگاه‌های الکترونیکی از جمله آشکارسازهای دود، زنگ در و کنترل از راه دور استفاده می‌شوند.
• باتری‌های صنعتی 6 ولت: در انواع وسایل الکترونیکی از جمله روشنایی اضطراری و سیستم‌های هشدار استفاده می‌شوند.

4# انواع باتری های صنعتی از نظر شیمیایی

انواع باتری های صنعتی از نظر مواد شیمیایی استفاده شده در آن به صورت زیر هستند:

• باتری‌های قلیایی – قلیایی: رایج‌ترین نوع باتری‌های مصرفی هستند و به دلیل عمر طولانی و کارایی بالا شناخته می‌شوند.
  آنها در اندازه‌ها و ولتاژهای مختلف موجود هستند.
• باتری‌های روی – زینک: به دلیل قیمت پایین و در دسترس بودن بالا شناخته شده‌اند.
  آنها در اندازه‌ها و ولتاژهای مختلف موجود هستند.
• باتری‌های نیکل – فلز هیدرید NiMH: به دلیل ظرفیت بالا و خود تخلیه کم شناخته شده‌اند.
  آنها در اندازه‌ها و ولتاژهای مختلف موجود هستند.
• باتری‌های لیتیومی – لیتیومی: به دلیل عمر طولانی و چگالی انرژی بالا شناخته می‌شوند، به این معنا که می‌توانند انرژی زیادی را برای اندازه خود ذخیره کنند.
  آنها در اندازه‌ها و ولتاژهای مختلف موجود هستند؛ اما معمولاً انواع استاندارد مصرف کننده هستند، مانند سکه ای، AA ،AAA و مواردی از این قبیل.

5# انواع باتری های صنعتی قابل شارژ و غیرقابل شارژ

باتری‌های قابل شارژ و غیرقابل شارژ هر دو در کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند.

باتری‌های قابل شارژ را می‌توان چندین بار استفاده کرد که می‌تواند در درازمدت باعث صرفه جویی در هزینه‌ها شود.

با این حال، خرید آنها گران تر است و به شارژرهای باتری صنعتی نیاز دارند.

باتری‌های قلیایی Duracell و Energizer نوع تجاری مصرف کننده و باتری‌های نیکل – فلز هیدرید پاناسونیک نمونه‌هایی از باتری‌های قابل شارژ مورد استفاده در کاربردهای صنعتی هستند.