مروری بر انواع باتری های به کار رفته در خودروهای هیبریدی و برقی

حدود یک دهه پیش که هنوز خبری از حضور پر رنگ خودروهای هیبریدی یا برقی در خیابان ها نبود، امکان بحث گسترده درباره باتری های به کار گرفته شده در آنها وجود نداشت؛ اما اکنون که تعداد آنها بسیار بیشتر از قبل شده، می توان به این موضوع پرداخته و انواع باتری های موجود را به طور کلی بررسی کرد.

در حال حاضر نیسان لیف و تسلا مدل S پرفروش ترین خودروهای برقی جهان به شمار می روند. مدل ژاپنی تا پایان دسامبر 2016 بیش از 250 هزار دستگاه فروش داشته، در سوی مقابل تسلا موفق به فروش بیش از 100 هزار دستگاه مدل S شده است.

tesla model s and nissan leaf

از آنجایی که انرژی مورد نیاز هر دوی این مدل های از باتری های لیتیوم یونی تامین می شود، ابتدا به بررسی این نوع از باتری ها می پردازیم.

باتری های لیتیوم یونی

باتری های لیتیوم یونی که در ابتدا با هدف تامین نیروی لوازم الکترونیکی سبک توسعه یافتند، در طول ده سال گذشته مدام در حال تکامل بوده اند و با ادامه روند کنونی بسیاری از مدل های الکتریکی و هیبریدی آینده نیز از آنها بهره خواهند برد.

این باتری ها به لحاظ ساختاری دقیقا عین هم نیستند، زیرا در لوازم الکترونیکی سبک مثل تلفن های همراه، تبلت ها و لپ تاپ ها به منظور ذخیره سازی میزان انرژی زیاد از لیتیوم کبالت اکسید (LiCoO2) استفاده می شود که این مساله دارای مزایا و معایبی است.

Li-ion Battery

کاتدهای LiCoO2 در برابر حرارتی که در حین شارژ یا استفاده طولانی مدت آزاد می شود، حساسیت بیشتری دارند و در صورت افزایش دمای بیش از حد ممکن است باتری منفجر شود. شاید به همین دلیل باشد که باتری های لیتیوم کبالت اکسید هنوز در خودروها مورد استفاده قرار نمی گیرند.

برای لوازمی که نیاز به قدرت زیادی دارند، مثل وسایل برقی صنعتی، تجهیزات پزشکی و اتومبیل ها از باتری های لیتیوم یونی که بر اساس ساختار لیتیوم آهن فسفات (LiFePO4)، لیتیوم منگنز اکسید (LMO) و لیتیوم نیکل منگنز کبالت اکسید (NMC) شکل گرفته اند، استفاده می شود.

Lithium-ion battery pack for 2014 Chevrolet Spark EV electric car

تمامی ساختارهای یاد شده، امکان ذخیره سازی انرژی کمتری نسبت به ساختار LiCoO2 دارند، اما در مقابل دارای ایمنی و طول عمر بیشتر هستند. به همین جهت بسیاری از اتومبیل های هیبریدی و برقی مدرن انرژی خود را از باتری های لیتیوم یونی NMC دریافت می کنند. البته این به معنای آن نیست که همه خودروسازان از باتری های لیتیوم یونی در محصولات خود بهره می برند، زیرا برخی از شرکت ها ترجیح می دهند بنا به دلایلی کماکان از باتری های قدیمی تر استفاده کنند.

در جدول زیر می توانید بطور خلاصه مزایا و معایب باتری های لیتیوم یونی را مشاهده فرمایید.

باتری های لیتیوم یونی

مزایا

معایب

+ نسبت انرژی به وزن بهتر - هزینه ساخت بالا
+ سرعت شارژ بالا - کاهش تدریجی ظرفیت
+ نداشتن اثر حافظه ای

باتری های نیکل-هیدرید فلز (Ni-MH)

قدیمی ترین نوع از باتری های مدرن امروزی یا همان باتری های Ni-MH اکنون نیروبخش تعداد زیادی از خودروهای هیبریدی هستند. البته با توجه به گسترش روزافزون، باتری های لیتیوم یونی در حال پیشی گرفتن از آنها بوده و تعدادشان رفته رفته بیشتر می شود.

این نوع از باتری ها از لحاظ هزینه ساخت به مراتب به صرفه تر از نمونه های لیتیوم یونی هستند، دلیل آن هم به استفاده از هیدروژن، نیکل و تیتانیوم یا فلزات مشابه برای ذخیره سازی انرژی مربوط می شود. البته با گرایش هر چه بیشتر خودروسازان به سمت باتری های لیتیوم یونی، هزینه ساخت آنها نیز قطعا کمتر از ارقام فعلی خواهد شد.

باتری های نیکل-هیدرید فلز

مزایا

معایب

+ پایداری و مقاومت بالا - توانایی ذخیره انرژی کمتر تا 40% نسبت به باتری های Li-ion
+ ایمنی بهتر بخاطر مواد سمی کمتر - اندازه بزرگ تر و وزن بیشتر
+ هزینه بازیافت کمتر - سرعت گرم شدن زیاد

باتری های دیگر

انواع مختلفی از باتری ها وجود دارند که می توانستند در صنعت خودروسازی پر کاربرد شوند، اما هیچکدام از آنها به دلایل گوناگون با استقبال مواجه نشدند. کبالت اکسید، آهن فسفات (FePo) و لیتیوم آهن فسفات (LiFePO4)، لیتیوم هوا (Li-Air)، لیتیوم پولیمر (LiPo)، نیکل کبالت منگنز (NCM)، نیکل کبالت آلومینیوم (NCA) و منگنز اکسید اسپینل (MnO) برخی از این موارد هستند.

2017 Chevrolet Bolt EV battery system

باتری های کبالت اکسید برای بیش از یک دهه است که در بازار حضور دارند. این نوع از باتری ها نیروبخش لوازم خانگی کوچک مثل تلفن، اسباب بازی ها و لپ تاپ ها بوده اند. حرارت بیش از حد و هزینه تولید بالا مخصوصا در لوازم و وسایل بزرگ جزو ایرادات اساسی این باتری ها به شمار می روند، اما در مقابل از مزیت توانایی ذخیره انرژی زیاد برخوردارند.

باتری های آهن فسفات اگر چه هزینه ساخت کم و بالاترین پایداری را دارند، اما فقط در ولتاژهای پایین فقط می توانند کار کنند، به همین جهت امکان استفاده از آنها برای تامین انرژی خودروها میسر نیست.

Lithium iron phosphate battery

نمونه های لیتیوم پلیمری در واقع زیر مجموعه باتری های لیتیوم یونی به حساب می آیند. تفاوت اصلی این باتری ها با نمونه های لیتیوم یونی به طراحی پلیمرها در فرایندی با عنوان “pouch format” مربوط می شود که آن هم مزایا و معایب خاص خود را دارد. این باتری ها اخیرا وارد صنعت خودروسازی شده و برخی از اتومبیل ها با نمونه های لیتیوم پلیمری راهی بازار شده اند.

4100mAh P706T Li-Polymer Battery

باتری های NCM و NCA هنوز فاصله زیادی با هزینه تولید بهینه داشته و نسبت به حرارت نیز حساسیت بالایی دارند، به همین جهت خودروسازان مختلف فعلا روی خوشی به آنها نشان نمی دهند.

جدیدترین و جالب ترین تکنولوژی ساخت باتری به نمونه های لیتیوم هوا (Li-Air) تعلق دارد. در این نوع از باتری ها از اکسیداسیون لیتیوم در آند و کاهش اکسیژن در کاتد برای ایجاد جریان استفاده می شود. باتری های لیتیوم هوا امکان ذخیره انرژی بسیار بیشتری نسبت به نمونه های لیتیوم یونی فعلی داشته و به احتمال زیاد در آینده کاربردهای آنها گسترش می یابد.

Lithium air battery prototype in 2013, production in 2020

با در نظر گرفتن همه جوانب هنوز چندین سال لازم است تا باتری دیگری جایگزین باتری های رایج کنونی شده و بتواند به اتومبیل های هیبریدی، پلاگین (هیبریدی شارژی) راه پیدا کند. اما خبر خوش اینکه تکنولوژی ساخت باتری با سرعت خوبی رو به پیشرفت بوده و در آینده نه چندان دور مشکل میزان مسافت قابل پیمایش خودروهای برقی به طور کامل رفع خواهد شد.

منبع:
autoevolution

مطالب مرتبط

تاثیر تکنولوژی باتری های خودروهای فرمول E در آینده اتومبیل های برقی

سایت موتور اسپورت هفته قبل مصاحبه ای را با پل مک نامارا (Paul McNamara) مدیر فنی بخش مهندسی پیشرفته تیم ویلیامز انجام داده و از وضعیت توسعه باتری ها در فصل دوم رقابت های فرمول E و تاثیر دستاوردهای حاصل شده در آینده صنعت خودرو گزارشی تهیه کرده است. چکیده ای از این مصاحبه را در... ادامه مطلب

تدارکات عظیم پورشه برای آغاز نبرد با تسلا؛ آلمان ها به کارزار خودروهای برقی می آیند

در روزهای گذشته کمپانی آلمانی پورشه به جزئیات بیشتری از برنامه های خود درباره خودروهای الکتریکی و مدل Mission E پرداخته است. این اتومبیل برقی که احتمالا سال آینده وارد خیابان ها می شود، نخستین پورشه تمام برقی بوده و آغازگر دوره ای جدید برای این کمپانی خواهد بود. با توجه به روند کنونی، پورشه قصد دارد... ادامه مطلب

آزمایش میدانی کامیون های برقی آغاز شد، تلاش سوئدی ها برای کنار گذاشتن سوخت های فسیلی

سوئد قصد دارد استفاده از سوخت های فسیلی را تا سال 2030 متوقف کند سازمان حمل و نقل سوئد برنامه ای خاص برای کشنده های سنگین خود دارد، این سازمان قصد دارد استفاده از سوخت های فسیلی را متوقف کند و انرژی الکتریکی را جایگزین آن کند. منبع تامین این انرژی نیز سیم های برقی هستند که... ادامه مطلب

اظهارات عجیب مدیر عامل فیات کرایسلر در مورد خودروهای برقی

سرجیو مارکینونه مدیر اجرایی شرکت فیات-کرایسلر در تازه ترین اخبار در مورد خودرو های الکتریکی عنوان کرد که این خودروها راه حل مناسبی برای چالش های به وجود آمده در صنعت خودروسازی نیستند. این مدیر ارشد پیش از این نیز بر روی این موضع تاکید کرده و توضیح داده بود که این صنعت توسط تکنولوژی های... ادامه مطلب

خرید خودروهای برقی دست دوم؛ راهکاری سبز برای کشورهای در حال توسعه

خرید و استفاده از این خودروها برای مالک آن ها ارزان است. البته این موضوع به مکانی که شما زندگی می کنید هم بستگی دارد. هرچند که اکثر خودروسازان به دنبال تولید هرچه بیشتر محصولات و خودروهای برقی بوده و قصد دارند که در آینده بخش بزرگی از ناوگان نقلیه خود را به قوای محرکه الکتریکی... ادامه مطلب

تداوم دومینوی سوانح مرگبار تسلا؛ راننده مدل S پس از تصادفی شدید کشته شد

با افزایش تعداد محصولات تسلا در خیابان های نقاط مختلف جهان، به نظر می رسد که آمار تصادفات ساخته های این شرکت آمریکایی بالاتر رفته و باید خود را برای شنیدن خبرهای بیشتر در این زمینه آماده کنیم. با گذشت تنها چند هفته از حادثه مرگبار مدل S در فورت لادردیل فلوریدا خبر می رسد یک... ادامه مطلب

نظرات ۳

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود
x