با توسعه مداوم وسایل نقلیه انرژی جدید، باتریهای برق نیز توجه بیشتری را به خود جلب میکنند. باتری، موتور و سیستم کنترل الکتریکی سه جزء کلیدی وسایل نقلیه انرژی جدید هستند که باتری برق مهمترین بخش آن است و میتوان گفت که "قلب" وسایل نقلیه انرژی جدید است، پس باتری برق وسایل نقلیه انرژی جدید به چه دستههایی تقسیم میشود؟
۱، باتری سرب-اسید
باتری سرب-اسید (VRLA) باتریای است که الکترودهای آن عمدتاً از سرب و اکسیدهای آن ساخته شدهاند و الکترولیت آن محلول اسید سولفوریک است. جزء اصلی الکترود مثبت، دیاکسید سرب و جزء اصلی الکترود منفی، سرب است. در حالت دشارژ، جزء اصلی هر دو الکترود مثبت و منفی، سولفات سرب است. ولتاژ اسمی یک باتری سرب-اسید تک سلولی 2.0 ولت است، میتواند تا 1.5 ولت دشارژ و تا 2.4 ولت شارژ شود. در کاربردها، 6 باتری سرب-اسید تک سلولی اغلب به صورت سری به هم متصل میشوند تا یک باتری سرب-اسید اسمی 12 ولت، و همچنین 24 ولت، 36 ولت، 48 ولت و غیره تشکیل دهند.
باتری نیکل-کادمیوم (که اغلب به اختصار NiCd و با تلفظ "nye-cad" نوشته میشود) نوعی باتری ذخیرهسازی محبوب است. این باتری از هیدروکسید نیکل (NiOH) و فلز کادمیوم (Cd) به عنوان مواد شیمیایی برای تولید برق استفاده میکند. اگرچه عملکرد آن از باتریهای سرب-اسیدی بهتر است، اما حاوی فلزات سنگین هستند و پس از رها شدن، محیط زیست را آلوده میکنند.
باتری نیکل-کادمیوم میتواند بیش از ۵۰۰ بار شارژ و دشارژ شود، اقتصادی و بادوام است. مقاومت داخلی آن کم است، نه تنها مقاومت داخلی کمی دارد، بلکه میتواند به سرعت شارژ شود، بلکه میتواند جریان زیادی را برای بار فراهم کند و تغییر ولتاژ هنگام دشارژ بسیار کم است، بنابراین یک باتری منبع تغذیه DC بسیار ایدهآل است. در مقایسه با سایر انواع باتریها، باتریهای نیکل-کادمیوم میتوانند در برابر شارژ یا دشارژ بیش از حد مقاومت کنند.
باتریهای نیکل-فلز هیدرید از یونهای هیدروژن و نیکل فلزی تشکیل شدهاند، ذخیره انرژی آنها 30٪ بیشتر از باتریهای نیکل-کادمیوم است، از باتریهای نیکل-کادمیوم سبکترند، عمر مفید بیشتری دارند و هیچ آلودگی برای محیط زیست ایجاد نمیکنند، اما قیمت آنها بسیار گرانتر از باتریهای نیکل-کادمیوم است.
باتری لیتیومی نوعی از باتری است که از فلز لیتیوم یا آلیاژ لیتیوم به عنوان ماده الکترود منفی استفاده میکند و از محلول الکترولیت غیر آبی برای ساخت آن استفاده میشود. باتریهای لیتیومی را میتوان به طور کلی به دو دسته تقسیم کرد: باتریهای لیتیوم فلزی و باتریهای لیتیوم یونی. باتریهای لیتیوم-یونی حاوی لیتیوم در حالت فلزی نیستند و قابل شارژ هستند.
باتریهای لیتیوم-فلزی عموماً باتریهایی هستند که از دیاکسید منگنز به عنوان ماده الکترود مثبت، فلز لیتیوم یا فلز آلیاژی آن به عنوان ماده الکترود منفی و از محلولهای الکترولیت غیر آبی استفاده میکنند. ترکیب مواد باتری لیتیوم عمدتاً شامل موارد زیر است: ماده الکترود مثبت، ماده الکترود منفی، دیافراگم، الکترولیت.
در میان مواد کاتدی، رایجترین مواد مورد استفاده عبارتند از کبالت لیتیوم، منگنات لیتیوم، فسفات آهن لیتیوم و مواد سهتایی (پلیمرهای نیکل-کبالت-منگنز). ماده الکترود مثبت بخش بزرگی را اشغال میکند (نسبت جرمی مواد الکترود مثبت و منفی 3:1 ~ 4:1 است)، زیرا عملکرد ماده الکترود مثبت مستقیماً بر عملکرد باتری لیتیوم-یون تأثیر میگذارد و هزینه آن مستقیماً هزینه باتری را تعیین میکند.
در میان مواد الکترود منفی، مواد الکترود منفی فعلی عمدتاً گرافیت طبیعی و گرافیت مصنوعی هستند. مواد آندی که مورد بررسی قرار میگیرند عبارتند از نیتریدها، PAS، اکسیدهای مبتنی بر قلع، آلیاژهای قلع، مواد نانو آندی و برخی دیگر از ترکیبات بین فلزی. مواد الکترود منفی به عنوان یکی از چهار جزء اصلی باتریهای لیتیومی، نقش مهمی در بهبود ظرفیت باتری و عملکرد چرخهای آن ایفا میکنند و در هسته میانی صنعت باتری لیتیومی قرار دارند.
پیل سوختی یک دستگاه تبدیل انرژی الکتروشیمیایی بدون احتراق است. انرژی شیمیایی هیدروژن (سایر سوختها) و اکسیژن به طور مداوم به الکتریسیته تبدیل میشود. اصل کار این است که H2 تحت عمل کاتالیزور آند به H+ و e- اکسید میشود، H+ از طریق غشای تبادل پروتون به الکترود مثبت میرسد، با O2 واکنش میدهد تا در کاتد آب تشکیل دهد و e- از طریق مدار خارجی به کاتد میرسد و واکنش مداوم جریان ایجاد میکند. اگرچه پیل سوختی کلمه "باتری" را دارد، اما به معنای سنتی یک دستگاه ذخیره انرژی نیست، بلکه یک دستگاه تولید برق است که بزرگترین تفاوت بین پیلهای سوختی و باتریهای سنتی است.
محفظه تست شوک حرارتی: این محفظه تغییرات سریع دما را که باتریها ممکن است در حین کار تجربه کنند، شبیهسازی میکند. با قرار دادن باتریها در معرض تغییرات شدید دما، مانند انتقال سریع از دماهای بالا به پایین، میتوانیم عملکرد و قابلیت اطمینان آنها را تحت نوسانات دما ارزیابی کنیم.
محفظه تست عمر لامپ زنون: این تجهیزات با قرار دادن باتریها در معرض تابش شدید نور لامپهای زنون، شرایط نور خورشید را شبیهسازی میکند. این شبیهسازی به ارزیابی تخریب عملکرد و دوام باتری هنگام قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور کمک میکند.
محفظه تست پیری UV: این محفظه محیطهای تابش فرابنفش را شبیهسازی میکند. با قرار دادن باتریها در معرض نور UV، میتوانیم عملکرد و دوام آنها را در شرایط طولانی مدت قرار گرفتن در معرض UV شبیهسازی کنیم.
استفاده ترکیبی از این تجهیزات تست، امکان آزمایش جامع خستگی و طول عمر باتریها را فراهم میکند. توجه به این نکته ضروری است که قبل از انجام این آزمایشها، رعایت دستورالعملهای ایمنی مربوطه و پیروی دقیق از دستورالعملهای عملیاتی تجهیزات تست برای اطمینان از روشهای دقیق و ایمن تست، بسیار مهم است.
زمان ارسال: ۱۲ سپتامبر ۲۰۲۳
