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.

مطالب مرتبط

ب ام و iX3 رونمایی شد؛ کراس اوور برقی برای دنیای آینده

شاسی بلند iX3 که در نمایشگاه خودروی پکن معرفی شده حاصل ترکیب تجربیات ب ام و از تولید خودروهای شاخه i و ظاهر X3 نسل جدید است. بنابراین با ترکیب این دو iX3 شکل گرفته که نشان تغییر سیاست های ب ام و در جداسازی مدل های برقی و غیر برقیست. طبق رسم خودروهای سری i،... ادامه مطلب

همکاری فولکس واگن و جک برای تولید خودروهای الکتریکی

فولکس واگن در نظر دارد تا خودروی الکتریکی مقرون به صرفه ای را با همکاری شرکت Anhui Jianghuai Automobile  که با نام JAC شهره است تولید کند. در واقع این یکی از اولین گام های شرکت فولکس واگن برای افزایش روز افزون خودروهای الکتریکی خواهد بود. این شرکت که به صورت سرمایه مشترک یا همان جوینت... ادامه مطلب

نیسان با تکنولوژی xStorage وارد رقابت با باطری Powerwall تسلا می شود

این خودروساز همچنین یک نمونه آزمایشی جدید از فناوری ارتباط خودرو با شبکه برق را ایجاد کرده است. طرح های بزرگ نیسان در مورد شهرهای آینده با آلودگی صفر ممکن است تا حدی به دور از واقعیت باشد ولی باید از یک جایی شروع کرد و این استارت با تکنولوژی xStorage شروع می شود که سیستم... ادامه مطلب

تمامی مدل های مرسدس بنز از سال 2022 نسخه ای برقی خواهند داشت

حرکت مرسدس بنز در راستای پیشرانه های جدید و سوخت های جایگزین اتفاق چندان تازه ای نیست. برای سال ها خودروسازان آلمانی بیش از سایر همتایان اروپایی به دنبال راهکارهایی برای پیشتازی در آینده صنعت خودرو بوده اند تا بتوانند بیش از پیش جایگاه خود را تثبیت کنند. این کمپانی که پیش تر با ایجاد برند... ادامه مطلب

تحول به سبک چینی؛ نسخه برقی جک j5 در راه بازار

کمپانی چینی جک (JAC) که چند سالی است در بازار ایران نیز حضور دارد، قصد دارد در کنار رقبایی مثل BYD و جیلی به یکی از تولیدکنندگان اصلی اتومبیل های برقی در پر جمعیت ترین کشور جهان تبدیل شود. در این راستا جک تصمیم گرفته امسال پنج مدل تمام الکتریکی راهی خیابان ها کند. سدان سبز... ادامه مطلب

تعرفه واردات خودروهای برقی به کشور کاهش می یابد

در نشستی که در اوایل هفته گذشته برگزار شده دولت مردان در مورد نرخ واردات خودروهای هیبریدی تصمیم گرفته اند. با توجه به گفته های سعید باستانی نماینده مردم تربت حیدریه و سخنگوی کمیسیون صنایع و معادن مجلس شورای اسلامی، هیئت دولت تعرفه واردات این دسته از وسایل نقلیه را چیزی بین 5 تا 20... ادامه مطلب

نظرات ۳

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود
x