معرفی انواع باتری در خودروهای برقی

با افزایش محبوبیت خودروهای برقی و توجه جهانی به کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی، آگاهی از انواع باتری‌های مورد استفاده در این خودروها اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده است. قصد داریم در ادامه این مطلب از مجله امداد کرمان موتور به بررسی دقیق انواع مختلف باتری‌های خودروهای برقی، مزایا و معایب هر کدام، و روند تکامل این فناوری بپردازیم.

انواع باتری‌های مورد استفاده در خودروهای برقی

امروزه تنوع قابل توجهی در باتری‌های خودروهای برقی وجود دارد که هر کدام ویژگی‌های خاص و منحصر به فرد خود را به کاربران ارائه می‌دهند. در ادامه به بررسی دقیق هر یک از این فناوری‌ها می‌پردازیم.

باتری لیتیوم یون (Li-ion) و ویژگی‌های آن

باتری‌های لیتیوم یون در حال حاضر پرکاربردترین نوع باتری در صنعت خودروهای برقی هستند. این باتری‌ها به دلیل چگالی انرژی بالا، عمر طولانی و قابلیت شارژ سریع، به انتخاب اول تولیدکنندگان خودروهای برقی تبدیل شده‌اند. چگالی انرژی این باتری‌ها معمولاً بین ۱۵۰ تا ۲۰۰ ساعت است که در مقایسه با سایر باتری‌های این فناوری، قابل توجه است.

علاوه بر این، باتری‌های لیتیومی طول عمر بالایی دارند و می‌توانند بیش از هزار سیکل شارژ را بدون افت شدید عملکرد تحمل کنند. نرخ خودتخلیه‌ای پایین و عدم نیاز به نگهداری خاص از دیگر ویژگی‌های مثبت این باتری‌ها به شماره می‌آید. به علاوه، این محصول در  مقایسه با سایر فناوری‌های موجود، وزن کمتری دارد که این خود مزیتی مهم برای استفاده در خودرو است

با این حال ، باتری‌های لیتیوم یون دارای معایبی نیز هستند. یکی از مهم‌ترین چالش‌ها، هزینه‌های نسبتاً بالای تولید آن‌ها است، که درنتیجه بر قیمت نهایی خودروهای برقی تأثیر می‌گذارد. همچنین، این باتری‌ها به تغییر دمایی حساس بوده و برای عملکرد بهینه، نیازمند سیستم‌های مدیریت پیشرفته هستند.

این سیستم‌ها وظیفه  کنترل دما و جلوگیری از مشکلاتی مانند افزایش بیش از حد حرارت یا کاهش عملکرد در دماهای پایین را برعهده دارند. با وجود این محدودیت‌ها،هنوز لیتیوم یکی از بهترین گزینه‌ها برای فناوری انرژی خودروهای برقی است و تحقیقات مداوم برای بهبود عملکرد آن ادامه دارد.

باتری نیکل-متال هیدرید (NiMH) در خودروهای هیبریدی

باتری‌های نیکل-متال هیدرید که در خودروهای هیبریدی مورد استفاده قرار می‌گیرند، ترکیبی از ایمنی و اطمینان خاطر را فراهم آورده‌اند. این باتری‌ها به دلیل ایمنی بالا و مقاومت در برابر شرایط سخت، گزینه‌های مطمئن برای استفاده در سیستم‌های خودرویی می‌شوند. یکی از مزایای اصلی آن‌ها قیمت مناسب‌تر در مقایسه با باتری لیتیوم یون است که باعث می‌شود در برخی خودروهای هیبریدی مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر این، عملکرد مناسبی در دمای متوسط ​​دارند و از پایداری مطلوبی برخوردارند.

با این حال، این نوع باتری در مقایسه با باتری‌های لیتیوم یون دارای ویژگی‌های خاصی است. چگالی انرژی پایین‌تر آن‌ها باعث می‌شود وزن و حجم بیشتری نسبت به نمونه‌های لیتیومی داشته باشند. همچنین، نرخ خودتخلیه‌ی بالاتر آنها ممکن است در بلندمدت باعث کاهش کارایی این محصول شود. یکی دیگر از نقاط ضعف این باتری‌ها، عملکرد ضعیف در دمای پایین است که می‌تواند بر راندمان کلی سیستم تأثیر منفی بگذارد. با وجود این نیکل‌ها، باتری‌های هیبرید همچنان به عنوان یک گزینه اقتصادی و ایمن در خودروهای هیبریدی به کار گرفته می‌شوند.

باتری سرب-اسید و کاربردهای آن

اگرچه باتری‌های سرب-اسید قدیمی‌ترین نوع باتری‌های قابل شارژ هستند، اما همچنان در برخی کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند.این باتری‌ها به دلیل هزینه‌های پایین تولید  و فناوری‌های بالغ و شناخته‌شده‌ای که در آن‌ها به کار رفته می‌توانند، همچنان گزینه‌های ‌به‌صرفه برای برخی مصارف خاص محسوب شوند. در همین راستا، قابلیت بازیافت بالای آن‌ها یکی از مزایای مهمی است که باعث می‌شود در کاربردهای مختلف از این نوع باتری‌ها استفاده شود.

البته باید در نظر داشت که این نوع باتری در مقایسه با فناوری‌های جدید، دارای محدودیت‌هایی است. یکی از مهم‌ترین معایب آن‌ها چگالی انرژی بسیار پایین است که سبب  وزن زیاد و حجم بالای باتری می‌شود. همچنین، عمر کوتاه این باتری‌ها باعث می‌شود در طول زمان نیاز به تعویض مکرر داشته باشند. از طرفی، محدودیت‌های زیست‌محیطی نیز سدی در برابر رواج  و استفاده  این باتری‌ها در بازار شده است. 

باتری‌های حالت جامد، فناوری آینده

باتری‌های حالت جامد به عنوان نسل جدید فناوری باتری شناخته می‌شوند و پتانسیل ایجاد انقلابی در صنعت خودروهای برقی را دارند. این باتری‌ها به دلیل ایمنی بسیار بالا، چگالی انرژی بیشتر نسبت به باتری‌های لیتیوم یون و سرعت شارژ بالاتر، توجه بسیاری از محققان و تولیدکنندگان را به خود جلب کرده است. علاوه بر این، در دماهای مختلف عملکرد قابل قبول تری از خود نشان می‌دهند که آن‌ها را به گزینه‌های ایده‌آل برای کاربردهای متنوع تبدیل می‌کند. همچنین با استفاده از باتری‌های حالت جامد، امکان شارژ خودرو برقی در منزل با سرعت و ایمنی بالاتری فراهم می‌شود که تجربه کاربری رانندگان را به شکل چشمگیری بهبود می‌بخشد.

با این حال، چالش‌هایی نیز در مسیر توسعه و تولید این فناوری وجود دارد. هزینه‌ی بالای تولید، از اصلی‌ترین موانع در مسیر جایگزینی این باطری است. همچنین تولید این باتری‌ها به شکل انبوه هنوز با مشکلاتی مواجه است که نیازمند تحقیق و توسعه بیشتر است. با وجود این چالش‌ها، بسیاری از شرکت‌های خودروسازی و فناوری در حال سرمایه‌گذاری در این حوزه هستند تا با بهینه‌سازی فرآیندهای تولید، این فناوری را به مرحله تجاری‌سازی برسانند.

مقایسه انواع باتری‌های خودروهای برقی

برای درک بهتر تفاوت‌های بین انواع باتری‌ها، می‌توانم آن‌ها را از جنبه‌های مختلف مقایسه کنیم. از نظر چگالی انرژی، باتری‌های حالت جامد با محدوده ۴۰۰ تا ۵۰۰  وات بر ساعت در صدر قرار می‌گیرند. پس از آن‌ها، باتری‌های لیتیوم یون با انرژی چگالی بین ۱۵۰ تا ۲۰۰ وات بر ساعت جایگاه دوم را کسب می‌کنند. سپس باتری‌های نیکل-متال هیدرید با چگالی تا ۶۰ تا ۱۲۰ وات بر ساعت قرار دارند. و در نهایت باتری‌های سرب-اسید با چگالی انرژی ۳۰ تا ۵۰ وات بر ساعت در رتبه‌‌ی نهایی جای می‌گیرند.

از نظر طول عمر باتری خودرو برقی یا تعداد سیکل‌های شارژ، باتری‌های حالت جامد با بیش از ۵هزار سیکل شارژ، عملکرد بسیار خوبی دارند. باتری‌های لیتیوم یون در رتبه بعدی قرار دارند و می‌توانند بتا هزار سیکل را وارد کنند. پس از آن‌ها، باتری‌های نیکل متال هیدرید با ۵۰۰ تا هزار سیکل و باتری‌های سرب-اسید با تنها ۲۰۰ تا ۳-- سیکل شارژ در رده‌های پایین‌تر حضور دارند.

از نظر هزینه، باتری‌های حالت جامد همچنان گران‌ترین گزینه هستند و تولید آن‌ها بیش از ۸۰۰ دلار بر کیلووات ساعت مخارج به دنبال دارد. در مقابل، باتری‌های لیتیوم یون با هزینه‌های بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ دلار بر کیلووات ساعت، اقتصادی‌تر به نظر می‌رسند. هزینه تولید باتری‌های نیکل-متال هیدرید بین ۳۰۰ تا ۵۰۰ دلار بر کیلووات ساعت است، در حالی که هزینه‌های سرب-اسید با هزینه‌هایی تا ۲۰۰ دلار بر کیلووات ساعت، یکی از ارزان ترین گزینه‌ها به شمار می‌رود.

این مقایسه‌ها نشان می‌دهد هر نوع باتری با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد خود، کاربردهای خاص دارد و انتخاب بین آن‌ها بستگی  به نیاز و اولویت‌های مختلف، تفاوت می‌کند. به بیان بهتر هر یک از این باتری‌ها در موقعیت و جایگاهی خاص کاربرد خاص خود را دارند.

جمع‌بندی

با توجه به پیشرفت‌های سریع در فناوری باتری، آینده خودروهای برقی بسیار امیدوارکننده است. در حال حاضر، باتری‌های لیتیوم یون بهترین گزینه موجود برای اکثر خودروهای برقی هستند، اما باتری‌های حالت جامد می‌توانند آینده این صنعت را متحول کنند. همچنین برای دریافت مشاوره فنی امداد کرمان موتور و راهنمایی تخصصی در مورد مشکلات خودرویی، کافیست با کارشناسان فنی ما تماس بگیرید.

سوالات متداول

کدام نوع باتری برای خودروهای برقی بهترین عملکرد را دارد؟

در حال حاضر، باتری‌های لیتیوم یون بهترین عملکرد کلی را در خودروهای برقی ارائه می‌دهند. این باتری‌ها ترکیب مناسبی از چگالی انرژی بالا، طول عمر خوب و هزینه نسبتاً معقول را ارائه می‌دهند.

آیا باتری‌های لیتیوم یونی طول عمر بیشتری نسبت به سایر باتری‌ها دارند؟

باتری‌های لیتیوم یونی در مقایسه با باتری‌های سرب-اسید و نیکل-متال هیدرید طول عمر بیشتری دارند، اما باتری‌های حالت جامد در آینده می‌توانند طول عمر بیشتری داشته باشند. به طور متوسط، یک باتری لیتیوم یونی با مراقبت مناسب می‌تواند بین ۸ تا ۱۰ سال عمر مفید داشته باشد.