סוללת חומצה עופרת לעומת סוללת ליתיום

‌1. כימיה ליבה וחומרים:‌

‌הוביל - חומצה (מעבדה):‌ משתמש באלקטרודות עופרת (PB) ובאלקטרודות דו -תחמוצתיות (PBO₂) שקועות באלקטרוליט חומצה גופרתית נוזלית (H₂SO₄). התגובות כוללות המרת תרכובות עופרת להוביל גופרתי במהלך השחרור, והיפוך זה במהלך המטען.

‌ליתיום - יון (lib):‌ משתמש בתרכובות ליתיום (למשל, תחמוצת ליתיום קובלט - LCO, ליתיום ברזל פוספט - LFP, ליתיום ניקל מנגן קובלט תחמוצת {}}}} NMC) כקתודה, גרפיט (או פחמן אחר {}}}}} gity an an an an an an an an an an an an an and an an an an an an gity an an and an an an an an an an an an an an an git ממס אורגני כאלקטרוליט. מעבורת יוני ליתיום (Li⁺) בין הקתודה לאנודה במהלך המטען/פריקה.

2‌. צפיפות אנרגיה (WH/KG או WH/L):‌

‌מַעבָּדָה:‌ צפיפות אנרגיה נמוכה (בדרך כלל 30-50 וואט/ק"ג). הם כבדים ומגושמים לכמות האנרגיה שהם מאחסנים.

‌Lib:‌ צפיפות אנרגיה גבוהה יותר באופן משמעותי (בדרך כלל 100-265+ WH/kg). הרבה יותר קל וקומפקטי לאותה קיבולת אחסון אנרגיה. זהו יתרון מרכזי עבור אלקטרוניקה ניידת ורכבים חשמליים.

‌3. צפיפות כוח (w/kg):‌

‌מַעבָּדָה:‌ בדרך כלל מציעים כוח קצר - כוח נחשול מונח (במיוחד סוללות SLI למנועי התחלה), אך הספק גבוה מתמשך מנקז אותן במהירות בגלל צפיפות אנרגיה נמוכה. כוח ספציפי הוא בינוני.

‌Lib:‌ כוח ספציפי גבוה בדרך כלל, המסוגל לספק זרמים גבוהים ביעילות לתקופות מתמשכות בזכות צפיפות אנרגיה גבוהה יותר. יש גרסאות (כמו LFP) מצטיינות בשיעורי פריקה גבוהים.

‌4. חיי מחזור:‌

‌מַעבָּדָה:‌ חיי מחזור קצרים יחסית (בדרך כלל 200 - 500 מחזורים עד 50-80% עומק פריקה - DOD). פריקות עמוקות מקצרות משמעותית את תוחלת החיים.

‌Lib:‌ חיי מחזור ארוכים משמעותית (בדרך כלל 500-3000+ מחזורים, תלויים מאוד בכימיה, טמפרטורה וניהול DOD). יכול לסבול פריקות עמוקות יותר באופן קבוע בהשוואה למעבדה תוך שמירה על אריכות ימים (במיוחד כימיה של LFP).

‌5. יְעִילוּת:‌

‌מַעבָּדָה:‌ יעילות מטען/פריקה נמוכה יותר (בדרך כלל 70-85%). אנרגיה אבודה כחום במהלך ההמרה.

‌Lib:‌ יעילות גבוהה יותר (בדרך כלל 95-99% עבור מרבית הכימיה). מעט מאוד אנרגיה מבוזבזת כחום.

‌6. שיעור חיוב:‌

‌מַעבָּדָה:‌ מטען יחסית לאט בהשוואה ל- LIBs. טעינה מהירה עלולה לגרום לחימום יתר ונזק (גזים, קורוזיה של צלחות).

‌Lib:‌ בדרך כלל יכול לקבל שיעורי טעינה מהירים הרבה יותר מאשר מעבדות, במיוחד עם מערכות ניהול סוללות מתאימות (BMS). עם זאת, טעינה מהירה מאוד יכולה להשפיע על ארוך - בריאות המונח.

‌7. עֲלוּת:‌

‌מַעבָּדָה:‌ עלות מקדימה נמוכה משמעותית לקיבולת יחידה ($/קוט"ש).

‌Lib:‌ עלות מקדימה גבוהה יותר ליכולת יחידה (/KWH).

8‌. תחזוקה ובטיחות:‌

‌מעבדה (מוצפת):‌ דורש תחזוקה שוטפת (בדיקת רמות אלקטרוליטים, הוספת מים מזוקקים, מטעני השוואה). סיכון לדליפת חומצה/נשפכים. יכול לפרוק גז מימן במהלך טעינה (סכנת פיצוץ). טעינת יתר גורמת לקורוזיה וגזים.

‌מעבדה (vrla - AGM/GEL):‌ תחזוקה - בחינם. תכנון אטום ממזער את סיכון הדליפה, אך בורח תרמי עדיין אפשרי בעת התעללות קשה. בדרך כלל בטוחים יותר מאשר מוצפים אך פחות בטוחים מרוב ה- LIBs.

‌Lib:‌ באופן כללי תחזוקה - בחינם. יחידות אטומות. דרוש מערכת ניהול סוללות מתוחכמת (BMS) להפעלה בטוחה (ניטור מתח, טמפרטורה, זרם, איזון תאים). הסיכון לברחה תרמית (אש/פיצוץ) אם פגום פיזית, מחומם יתר על המידה, טעון יתר או מקוצר פנימי, אם כי הבטיחות משתנה מאוד על ידי הכימיה (LFP הוא בטוח יותר מאשר NMC/LCO). אין נשפך חומצה רעילה, אך סיכון שריפה דורש הפחתה ספציפית.

9‌ משקל וגודל:‌

‌מַעבָּדָה:‌ כבד ומגושם לאנרגיה המאוחסנת.

‌Lib:‌ קל יותר וקומפקטי יותר לאחסון אנרגיה דומה.

‌טווח טמפרטורות הפעלה:‌

‌מַעבָּדָה:‌ הביצועים משפילים באופן משמעותי בטמפרטורות קרות (קיבולת מופחתת, כוח). טמפרטורות גבוהות מאיצות הזדקנות/קורוזיה. טווח הפעלה בינוני.

‌Lib:‌ בדרך כלל קר טוב יותר - ביצועי מזג אוויר מאשר מעבדה (אם כי עדיין קיבולת מופחתת). טמפרטורות גבוהות מאיצות באופן משמעותי את השפלה ומגדילות את סיכוני הבטיחות. רגיש לקיצוניות.

1‌0. השפעה סביבתית ומיחזור:‌

‌מַעבָּדָה:‌ High recycling rate (>98% באזורים רבים). עופרת רעילה ביותר, הדורשת תהליכי טיפול ומיחזור קפדניים. חומצה גופרתית מאכלת. תשתית מיחזור הוקמה.

‌Lib:‌ תשתית מיחזור פחות בוגרת אך מתפתחת במהירות בגלל צמיחת נפח. מכיל חומרים יקרי ערך (ליתיום, קובלט, ניקל) אך מיצוי הוא אנרגיה - אינטנסיבית. סיכון שריפה מסבך תחבורה ומיחזור. סכנת רעילות מיידית נמוכה יותר מאשר חומצת עופרת, אך קיימת השפעה סביבתית מכרייה ועיבוד.

1‌1. עצמי - קצב פריקה:‌

‌מַעבָּדָה:‌ SELF בינוני - קצב פריקה (סביב 3-5% לחודש עבור VRLA).

‌Lib:‌ עצמאי נמוך מאוד - קצב פריקה (בדרך כלל 1-3% לחודש).

 

‌סיכום: באיזה לבחור?‌

‌בחר עופרת - חומצה (מעבדה) מתי:‌

עלות מקדימה נמוכה מאוד היא הנהג העיקרי.

בתפזורת/משקל אינם אילוצים קריטיים.

יש צורך בזרם מתח גבוה (מנועי התחלה - sli).

תשתית טעינה פשוטה זמינה/נדרשת.

מיחזור מבוסס הוא בעל חשיבות עליונה.

יישומים: סוללות התחלת רכב/משאית/אופנוע התחלה (SLI), כוח גיבוי בסיסי (UPS) למשך זמן קצר, כמה משיכה/מלגזות תעשייתיות, אחסון סולארי בסיסי במערכות תקציב.

 

‌בחר ליתיום - יון (lib) מתי:‌

צפיפות אנרגיה גבוהה (משקל קל, גודל קומפקטי) חיונית.

יש צורך בחיי מחזור ארוכים יותר ופריקות עמוקות יותר.

יעילות גבוהה יותר (פחות אנרגיה מבוזבזת) חשובה.

טעינה מהירה יותר רצויה (עם תשתית מתאימה).

יש צורך בתחזוקה - פעולה בחינם.

יישומים: רכבים חשמליים (EVS), אלקטרוניקה ניידת (מחשבים ניידים, טלפונים), כלי חשמל, גבוה - כוח גיבוי ביצועים (UPS/מרכזי נתונים), מערכות אחסון אנרגיה סולארית מודרנית, מל"טים, E - אופניים/קטנועים.

הבחירה תלויה בסופו של דבר בסדרי העדיפויות של היישום הספציפי ביחס לעלות, משקל, גודל, תוחלת חיים, צרכי כוח/אנרגיה, סובלנות לתחזוקה ושיקולים סביבתיים.