9 صنعتی که به باتری های سرب اسید و کاربردهای خودرو متکی هستند

باتری های سرب اسید نقش مهمی در تمام کاربردهای الکتریکی دارند.

باتری های لیتیوم یونبا مزایای سبک وزن، قدرت قوی و عمر طولانی، به محبوبیت جهانی برای ذخیره انرژی تبدیل شده اند و آنها را به منبع اصلی برای برنامه های کاربردی تلفن همراه مانند وسایل نقلیه الکتریکی، لوازم الکترونیکی شخصی، تلفن های همراه و همچنین ابزارهای برقی با باتری تبدیل کرده اند. با این حال، باتری‌های اسید سرب سنتی (که به تدریج با باتری‌های لیتیوم یون جایگزین می‌شوند) هنوز در روند رشد هستند: از نظر آماری، انتظار می‌رود در سال 2026 به 59.7 میلیارد دلار برسد، با میانگین نرخ رشد سالانه 5.2%.

باتری‌های اسید سرب بیش از 160 سال است که در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و همچنان پرمصرف‌ترین باتری الکتروشیمیایی قابل شارژ برای کاربردهای ذخیره‌سازی انرژی در اندازه‌های کوچک تا متوسط ​​هستند. باتری های سرب اسیدی ایمن، کم هزینه، شارژ مجدد و بازیافت آسان هستند. باتری شامل دو الکترود است که در یک الکترولیت اسید سولفوریک غوطه ور شده اند. الکترود مثبت از اکسید سرب فلزی و الکترود منفی از سرب فلزی ساخته شده است.

باتری‌های سرب اسیدی به دو نوع تقسیم می‌شوند: باتری‌های سرب اسیدی غرق‌شده و باتری‌های سرب اسیدی بدون نیاز به تعمیر و نگهداری (VRLA). باتری های اسید سرب آب شده نسبتاً کم هزینه هستند، اما در مقایسه با باتری های VRLA بدون نیاز به تعمیر و نگهداری، نیاز به نگهداری و تهویه زیادی دارند. باتری‌های AGM نوعی باتری VRLA با جداکننده فیبر شیشه‌ای حاوی الکترولیت اسید سولفوریک هستند که می‌توانند در هر موقعیتی و بدون خطر نشت الکترولیت کار کنند، حتی اگرباتریمورد سوراخ شده است

باتری های سرب اسید به دلیل هزینه کم و توانایی تولید جریان های بالا برای مدت کوتاه و استفاده از شارژ شدن توسط ژنراتورهای AC داخل خودرو، بیشتر در سیستم های استارت-استاپ در خودروها استفاده می شوند. برای کاربردهای دیگر، باتری‌های اسید سرب چالش‌هایی از جمله عمر چرخه نسبتاً کم و چگالی انرژی کم به دلیل وزن سنگین (از سرب) دارند.

با وجود اینکه باتری‌های اسید سرب در 100 سال دوم عمر خود هستند، هنوز نقش حیاتی در قرن 21 دارند، به ویژه در محیط‌های صنعتی. ما 9 برنامه کاربردی برای باتری های اسید سرب گردآوری کرده ایم که ممکن است از آنها متعجب شوید.

باتری سرب اسید برای راه اندازی خودرو (SLI)

باتری های سرب اسید عمدتاً در راه اندازی خودرو استفاده می شوند. این اپلیکیشن شروع کردن, نورپردازی, و مشتعل شدن (SLI) نام دارد. باتری‌های اسید سرب می‌توانند جریان‌های بالایی تولید کنند که برای راه‌اندازی موتور احتراق داخلی سرد (یخ) لازم است.

باتری 12 ولت اسید سرب می تواند راه اندازی خودرو، روشنایی، مشاهده کنتور، رادیو، کنترل هوای سرد و غیره را تامین کند. توسعه حمل و نقل الکتریکی ممکن است در نهایت منجر به کاهش خودروهای موتور احتراق داخلی شود، با این حال، تولید بنزین و گازوئیل کم هزینه خودروهای مجهز به موتور در هند و آسیا نیاز بالایی به اسید سرب SLI دارندباتری هادر دهه های آینده

باتری‌های اسید سرب را می‌توان با ژنراتورهای AC داخل خودرو و دستگاه‌های الکترونیکی کمی شارژ کرد، در حالی که باتری‌های لیتیوم یونی باید در حین شارژ به دقت توسط وسایل الکترونیکی پیشرفته کنترل شوند تا از فرار حرارتی به دلیل شارژ بیش از حد جلوگیری شود.

هنوز مقدار زیادی از باتری های اسید سرب SLI بازیافت نمی شوند و فلز سرب موجود در باتری ها باعث آلودگی محیط زیست می شود، در این مورد، دولت سیاست های نظارتی و مشوق های مالی زیادی را برای پیشبرد بازیافت اسید سرب صادر کرده است. باتری ها، با نرخ بازیافت بالا تا 95٪، که عامل حیاتی دیگری برای استفاده مداوم از باتری سرب اسید است.

باتری سرب اسید برای لیفتراک

لیفتراک هایی که با باتری کار می کنند تا حد زیادی جایگزین لیفتراک هایی شده اند که سوخت آنها با گاز طبیعی است. شما می توانید بدون ترس از تجمع دودهای سمی و مونوکسید کربن که برای سلامتی انسان مضر است، با لیفتراک برقی در ساختمان ها یا فضاهای بسته رانندگی کنید.

لیفتراک یک برنامه موبایل است که وزن باتری های سرب اسیدی به آن کمک می کند. باتری سرب اسید معمولاً در موقعیت پایین‌تری قرار می‌گیرد تا به تعادل کمک کند، به خصوص زمانی که لیفتراک نیاز دارد محصولات را در موقعیت بالاتری قرار دهد. تعویض باتری‌های سرب اسید با باتری‌های سبک‌تر (مثلاً باتری‌های لیتیوم یونی) ممکن است به بالاست کردن لیفتراک برای حفظ عملکرد ایمن نیاز داشته باشد.

لیفتراک، به عنوان بخش مهمی از صنعت حمل و نقل مواد، بهره وری و هزینه پایین ملاحظات مهمی هستند، از این رو، باتری های اسید سرب همچنان در کاربردهای لیفتراک پیشرو هستند.

منبع تغذیه اضطراری برای مرکز داده

غول های اینترنتی مانند آمازون، فیس بوک و گوگل همگی برای ادامه کار به سیستم های داده وابسته هستند. در صورت قطع ناگهانی برق یا قطعی کوتاه در منبع تغذیه، سیستم برق اضطراری (یو پی اس) برای آنلاین نگه داشتن مراکز داده فعال می شود. بسته های باتری قابل شارژ به عنوان یک منبع تغذیه پشتیبان برای پشتیبانی در هر زمان کار می کنند.

به طور سنتی، با توجه به مزایای کم هزینه و الزامات فنی پایین برای شارژ، باتری های سرب اسید اولین انتخاب برای یک سیستم آماده به کار طولانی مدت هستند. وزن باتری اسید سرب دیگر یک عامل حیاتی در این برنامه نیست زیرا باتری در تمام طول عمر خود همیشه در وضعیت ایستا قرار دارد.

باتری های لیتیوم یونی در حال حاضر جایگزین باتری های اسید سرب در برخی از برنامه های کاربردی مراکز داده شده اند. باتری‌های لیتیوم یون علاوه بر طول عمر طولانی‌تر (باتری‌های لیتیوم یونی حدود 1000 چرخه عمر دارند در مقایسه با 300 تا 400 باتری‌های سرب اسید)، می‌توانند همان مقدار انرژی را که باتری‌های سرب اسیدی در فضای کوچک‌تر دارند، پشتیبانی کنند. ، که زمانی که منطقه اشغال شده مرکز داده گران باشد، یک ملاحظات کلیدی خواهد بود. با این حال، باتری سرب اسیدی به این زودی ناپدید نخواهد شد زیرا هنوز مزیت مقرون به صرفه ای دارد.

برج سیگنال/سرویس 5G

تلفن های همراه به وسیله ای ضروری در زندگی مدرن تبدیل شده اند. در صورت قطع برق، دکل سیگنال باید دارای برق پشتیبان برای عملکرد عادی تلفن همراه باشد. برق پشتیبان به شکل باتری های پشتیبان و گاهی اوقات یک ژنراتور برق کمکی است که می تواند خدمات تلفن را برای چندین ساعت حتی در صورت خرابی شبکه برق حفظ کند.

هزینه نسبتاً پایین و نیازهای تعمیر و نگهداری کم باتری های سرب اسیدی آنها را به انتخاب ارجح برای دکل های سیگنال به عنوان برق پشتیبان تبدیل می کند.

خدمات 5G متعهد به نوآوری در زمینه های مختلف از پزشکی از راه دور گرفته تا رانندگی خودکار هستند، نیازهای برق احتمالاً افزایش می یابد. در مقایسه با باتری های اسید سرب، باتری های لیتیوم یونی با اندازه کوچک می توانند قدرت بیشتری را در همان فضا ارائه دهند. گسترش صنعت ارتباطات از راه دور در ایالات متحده، برزیل، هند و هنگ کنگ به سیستم های منبع تغذیه بدون وقفه نیاز دارد و باید دید که آیا باتری های لیتیوم یونی جایگزین باتری های سرب اسیدی در این کاربردها خواهند شد یا خیر.

ذخیره انرژی تجدیدپذیر

دستگاه‌های تولید انرژی انرژی‌های تجدیدپذیر سریع‌ترین رشد را در آمریکا دارند. انرژی‌های تجدیدپذیر متناوب مانند انرژی باد و انرژی خورشیدی در سیستم ذخیره‌سازی انرژی ذخیره می‌شوند و در صورت نیاز آزاد می‌شوند.

باتری های اسید سرب ارزان قیمت دوباره نقش خود را ایفا می کنند زیرا باتری های الکتروشیمیایی به گزینه ای محبوب برای ذخیره انرژی های تجدیدپذیر برای مصارف خانگی و صنعتی در مقیاس شبکه تبدیل شده اند. باتری‌های اسید سرب اغلب در برنامه‌های خارج از شبکه، مانند ریزشبکه‌های مستقل، به‌ویژه جایی که هزینه‌های اولیه می‌تواند مانع باشد، استفاده می‌شود.

زیردریایی های هسته ای دیزلی

اگر چند فیلم در مورد زیردریایی های دیزلی جنگ جهانی دوم دیده باشید، اهمیت باتری ها را برای آنها درک خواهید کرد. در یک فیلم هالیوود، توانایی یک زیردریایی برای کار در زیر آب و بازگشت به سطح مدیون تعداد زیادی باتری سرب اسید است که نیاز به توجه مداوم تقریباً کل خدمه دارد.

ناوگان زیردریایی ایالات متحده در طول جنگ جهانی دوم با 263 زیردریایی که گشت زنی جنگی را انجام می دادند، رشد کرد و افزایش یافت. زیردریایی آمریکایی دو باتری دارد که یکی از 126 باتری سرب اسیدی تشکیل شده است. شارژ را می توان روی سطح آب یا موتور دیزلی که در زیر آب از طریق سیستم تهویه تنفس می کند، انجام داد.

تعمیر و نگهداری معمولی شامل پر کردن باتری ها با آب مقطر از یک مخزن بزرگ در نزدیکی اتاق باتری بود. مانند زیردریایی‌های قبلی، باتری‌ها در موقعیت پایین‌تری قرار گرفتند تا پایداری زیردریایی حفظ شود.

در سال 1954، همه چیز برای زیردریایی با پرتاب ناوتیلوس با نیروی هسته ای تغییر کرد. زیردریایی های هسته ای با توربین های بخار و برق فراوان برای تصفیه آب و هوا می توانند ماه ها در زیر آب بمانند و مسافت های زیادی را با سرعت بالا طی کنند. جالب اینجاست که زیردریایی‌های هسته‌ای همچنان بسته‌های باتری سرب اسیدی را برای کارکردن و بازگشت به سطح آب در صورت بروز مشکل در راکتورها و ژنراتورهای هسته‌ای حمل می‌کنند.

استفاده از باتری های اسید سرب سنگین نه تنها نیروی پشتیبان زیردریایی های هسته ای را تامین می کند، بلکه تعادل را نیز حفظ می کند. این به این دلیل است که هوای داخل زیردریایی شناوری را فراهم می کند و مقدار زیادی سرب موجود در باتری های سرب اسیدی به کشیدن زیردریایی به زیر آب در حین شیرجه کمک می کند. می‌توان از باتری‌های سبک‌تر استفاده کرد، اما زیردریایی‌ها ممکن است همچنان به بالاست سرب برای کمک به حفظ شناوری خنثی خود در زیر آب نیاز داشته باشند.

منبع تغذیه اورژانس بیمارستان ها

بیمارستان ها زیرساخت های پیچیده ای هستند که نیاز به منبع تغذیه ثابت، پایدار و قابل اعتماد دارند. هر گونه قطع کوتاه برق می تواند منجر به از دست دادن اطلاعات بیمار و اختلال در تجهیزات پزشکی نجات، نظارت، روشنایی اضطراری، علائم خروج ایمنی و سیستم های امنیتی شود.

اکثر بیمارستان ها دارای یک سیستم پشتیبان باتری برای قطع برق کوتاه مدت و یک سیستم ژنراتور برای قطع برق طولانی تر هستند. تعمیر قطعی برق و اجرای برق پشتیبان ممکن است 10 دقیقه یا بیشتر طول بکشد.

باتری های اورژانس بیمارستانی اکثر اوقات در حالت آماده به کار هستند. هنگامی که قطع برق رخ می دهد، سیستم یو پی اس باید به سرعت با جریان بالا تخلیه شود تا زمانی که ژنراتور به درستی کار کند. هنگامی که برق بازیابی می شود، سیستم برق اضطراری به شارژ باتری ادامه می دهد و سپس وارد دوره آماده به کار دیگری می شود. اگرچه باتری‌های یو پی اس اغلب استفاده نمی‌شوند، اما این باتری‌ها معمولاً سریع و جامد هستند که برای تامین برق بیمارستان‌ها مناسب است.

الزامات تغییر قله شبکه

شبکه باید دارای ظرفیت های تولید قوی باشد تا توان قابل اعتماد و پایدار را در دوره های پیک ارائه دهد. از نظر تاریخی، اوج تقاضا معمولاً توسط ژنراتورهای با هزینه بالاتری که سیستم‌های ذخیره باتری برای برآورده کردن آنها استفاده می‌شوند، برآورده می‌شود.

باتری های سرب اسیدی هزینه اولیه پایینی دارند که باعث می شود در بارگذاری اوج قدرت جذاب باشند. با این حال، عمر چرخه کوتاه و ناتوانی در بدون شارژ یا دشارژ عمیق برای مدت طولانی استفاده از آنها را در کاربردهای سیستم قدرت در مقیاس شهری محدود می کند. باتری های اسید سرب برای برخی از خدمات شبکه که نیاز به تنظیم مکرر، شارژ کم عمق و دشارژ دارند مناسب تر هستند.

در سال 2012، شرق پن تولید یک باتری فوق العاده 3 مگاواتی تولید کرد که می تواند خدمات تنظیم فرکانس و مدیریت تقاضا را توسط سیستم هیبریدی باتری سرب-اسید ارائه دهد. هنگامی که خدمات اضافی به شبکه ارائه نمی شود، سیستم ذخیره انرژی می تواند خدمات مدیریت تقاضا را به شرکت توزیع محلی ارائه دهد.

باتری های سرب اسید برای وسایل نقلیه الکتریکی

باتری‌های لیتیوم یون اولین انتخاب در باتری‌های نیرو برای موتورهای کششی وسایل نقلیه الکتریکی (EV) هستند، اما بسیاری از آنها همچنان از باتری‌های اسید سرب برای تامین انرژی سیستم‌هایی مانند ریزپردازنده‌های سیستم استارت، روشنایی، رادیو و سرگرمی استفاده می‌کنند. باتری های ولتاژ پایین اسید سرب معمولاً با استفاده از مبدل دی سی-دی سی شارژ می شوند که ولتاژ بالا (300-600 ولت) بسته باتری لیتیوم یونی را به ولتاژ پایین (12 ولت) تبدیل می کند که شارژ باتری سرب-اسید را حفظ می کند.

هزینه و سادگی کار، محرک های اصلی استفاده از باتری های سرب اسیدی در کاربردهای لوازم جانبی خودروهای الکتریکی است. باتری‌های سرب اسیدی سنگین هستند، با گذشت زمان، خودروهای الکتریکی شروع به استفاده از باتری‌های 12 ولتی کمکی لیتیوم یونی سبک‌تر می‌کنند یا بدون باتری کمکی، اما مستقیماً مدارهای ولتاژ پایین باتری‌های اسید سرب را از طریق مبدل دی سی-دی سی تغذیه می‌کنند.