مقایسه خانواده باتری‌های لیتیومی و باتری آلکالاین

باتری‌ها وسایلی هستند که توانایی تبدیل و ذخیره انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی را دارند و در حال حاضر یکی از لوازم اصلی خانگی‌اند چون برای تامین انرژی بیشتر دستگاه‌ها به کار می‌روند.

رایج‌ترین باتری‌های استوانه‌ای موجود در بازار، باتری‌های لیتیومی هستند که به دو گروه دسته‌بندی می‌شوند:

• باتری‌های یکبار مصرف (باتری اولیه)
• باتری‌های قابل شارژ (باتری ثانویه)

این دو نوع باتری لیتیومی در مقایسه با باتری‌های آلکالاین از نظر ولتاژ و ترکیبات شیمیایی متفاوت‌اند و با این حال، هر یک از این آنها مزایای منحصر به فرد خود را دارند.

 

مقایسه دقیق باتری‌های لیتیومی و باتری‌های آلکالاین (قلیایی)

تولید برق

باتری‌های آلکالاین از جنس فولاد و دارای ترکیبی از گرافیت، روی، کاغذ و پلاستیک هستند. در این باتری‌ها کاتد از جنس اکسید منیزیم، آند از جنس روی و الکترولیت از جنس هیدروکسید پتاسیم است. باتری‌های آلکالاین امروزی در ترکیب کاتدی خود حاوی کربن‌اند.

از سوی دیگر، باتری‌های لیتیومی شامل چهار بخش کلیدی‌اند: یک کاتد، یک آند، یک الکترولیت غیرآبی و یک جداکننده.

• کاتد از جنس لیتیوم
• آند از جنس گرافیت
• جداکننده از جنس پلی اتیلن و سایر پلاستیک‌ها
• و الکترولیت حاوی نمک‌های لیتیوم در یک حلال آلی است

انواع

هر دو باتری بسته به عملکردشان انواع مختلفی دارند. باتری های لیتیومی بیشتر در دو نوع هستند:

• باتری لیتیوم فسفات آهن
• باتری لیتیومی سه تایی (باتری های لیتیومی سه تایی از نیکل، کبالت و آلومینیوم به عنوان مواد کاتدی استفاده می‌کنند)

این باتری به دلیل ویژگی‌های عملکردی بالای خود محبوب‌ترین باتری در بازار است. برخلاف باتری‌های آلکالاین، باتری لیتیومی در اشکال زیر یافت می‌شود:

• باتری ۹ ولتی کتابی
• باتری قلمی
• باتری نیم‌قلمی
• باتری سکه‌ای
• باتری 18650
• باتری 21700
• باتری 14500

 

باتری‌های آلکالاین گرچه کمتر از سال‌های پیش ولی هنوز هم استفاده می‌شوند. این باتری‌ها که در بازار در اندازه های قلمی، نیمه‌قلمی و ۹ ولتی موجودند بر اساس مواد شیمیایی خاص درون‌شان دسته بندی می‌شوند.

قیمت

در مقایسه با باتری‌های لیتیوم یون، باتری‌های آلکالاین به دلیل گنجاندن ترکیبات آلی در ترکیب‌شان ارزان تر هستند. درعوض، باتری‌های لیتیوم یونی ویژگی‌هایی دارند که برای فناوری‌های جدیدتر مثل وسایل نقلیه الکتریکی و دستگاه‌های دیجیتال مناسب‌ترند. همین مساله تقاضای این باتری‌ها را افزایش داده و آنها را گران‌تر کرده است.

باتری‌های لیتیوم یونی در دستگاه‌هایی که نیازمند توجه بالایی هستند دوام بیشتری دارند، مثل اسباب بازی‌ها.

در نتیجه هزینه‌های جایگزینی را که باتری‌های آلکالاین بر مصرف کنندگان تحمیل می‌کنند کاهش می‌دهند؛ در واقع، می‌شود با اطمینان گفت که باتری لیتیومی در مقایسه با همتای آلکالاین خود مقرون به صرفه‌تر است.

ولتاژ

در بحث ولتاژ، ولتاژ هر باتری آلکالاین حاوی ۱.۵ برابر ولتاژ نامی آن است در حالی که یک باتری لیتیومی با ولتاژ اسمی ۱.۵ و ۳.۰ ولت کار می‌کند.

باتری‌های لیتیوم یونی برای تجهیزات با عملکرد بالاتر مناسب‌اند چون در هر باتری دارای ولتاژی در حدود ۳.۶-۳.۲ هستند. باتری‌های لیتیوم یونی می‌توانند بسته باتری لیتیوم یونی ۷۲ ولت و یا ولتاژ بالاتر را تشکیل دهند، بدان معنا که یک باتری لیتیومی در مقایسه با باتری آلکالاین عملکرد بهتری دارد.

طول عمر باتری‌های لیتیومی و آلکالاین

در مقایسه طول عمر این دو باتری، باید گفت طول عمر باتری‌های لیتیوم یونی چهار برابر باتری‌های آلکالاین است. باتری آلکالاین۳۰۰ چرخه و باتری لیتیوم ۴۰۰۰ چرخه دارد یعنی طول عمر باتری آلکالاین نسبتاً کوتاه‌تر است چون روزانه حداقل ۵٪ از عمر خود را از دست می‌دهد و حتی در حالت بلااستفادگی هم تحلیل می‌رود.

با این حال، انواع غیرقابل شارژ باتری‌های آلکالاین وجود دارند که به دلیل ماندگاری بالاتر، عمر بیشتری نسبت به باتری‌های سنتی دارند.

دمای عملیاتی

در بحث دمای کارکرد باتری‌ها، زمانی که در معرض دمای سرد قرار می‌گیرند، باتری‌های آلکالاین ضعیف‌تر عمل می‌کنند، به این دلیل که دمای پایین باعث کاهش واکنش‌های شیمیایی درون باتری می‌شود.

از طرف دیگر، باتری‌های لیتیوم یونی در دماهای سرد بهترین عملکرد را دارند. این باعث می‌شود که این باتری‌ها برای استفاده در فضای باز مناسب‌تر باشند، اما دمای کار باتری لیتیومی ۲۰- تا ۶۰ درجه است و دمای بیشتر از این محدوده بر عملکردش تأثیر می‌گذارد.

شارژ مجدد

باتری‌های آلکالاین طوری طراحی نشده‌اند که قابل شارژ باشند و تلاش برای شارژ مجدد آنها می‌تواند منجر به انفجار شود. باتری‌های لیتیومی در دو مدل قابل شارژ و غیر قابل شارژ یافت می‌شوند و در مقایسه با باتری‌های آلکالاین عمر بیشتری دارند. برای باتری‌های آلکالاین، نشتی و اتصال کوتاه یک خطر بالقوه برای انفجار و باعث گرم شدن بیش از حد در طول شارژ مجدد است.

باتری‌های آلکالاین بیشتر به دلیل خروجی ولتاژ پایین در دستگاه‌های کم کارکرد مثل کنترل از راه دور، اسباب‌بازی‌ها و چراغ قوه‌ها استفاده می‌شوند.

از سوی دیگر، باتری‌های لیتیومی در تجهیزات پرکارکرد مثل دستگاه‌های پزشکی و دوربین‌ها استفاده می‌شوند. این باتری‌ها به دلیل وزن و چگالی کم‌شان، برای دستگاه‌های مدرن ترجیح داده می‌شوند.

باتری‌های آلکالاین ممکن است حجیم به نظر برسند و برای بعضی تجهیزات مناسب نباشند. به عنوان مثال، تلفن‌های همراه، بویژه تلفن‌های هوشمند امروزه از باتری‌های لیتیوم یونی استفاده می‌کنند. ولی باتری‌های آلکالاین هم در وضعیت سری می‌توانند بازده انرژی مورد نظر را تولید کنند.

ماهیت سبک باتری لیتیوم یونی آن را برای استفاده در وسایل نقلیه الکترونیکی مناسب می‌کند چون نسبت قدرت به وزن آن به این معناست که خودرو می‌تواند با یک بار شارژ مدت زمان بیشتری کار کند.

مقاومت

باتری‌های آلکالاین نسبت به باتری‌های لیتیوم یونی مقاومت داخلی بالاتری دارند و مقاومت داخلی بالای باتری، توان خروجی آن را کاهش می‌دهد چون ولتاژش را کم می‌کند.

به همین دلیل است که باتری‌های لیتیومی برای کاربردهایی که در مدت زمان طولانی‌تر به سطوح انرژی ثابتی نیاز دارند، ترجیح داده می‌شوند. مقاومت داخلی متفاوت در این دو نوع باتری تنها دلیلی است که اجازه نمی‌دهد آنها را با هم مخلوط کنید چون بر عملکردشان تأثیر می‌گذارد.

ظرفیت

ظرفیت باتری مقدار انرژی‌ای است که می‌تواند ذخیره کند. باتری‌های لیتیوم یون ظرفیت بالاتری نسبت به باتری‌های آلکالاین دارند و به این ترتیب می‌توانند حجم بالایی از انرژی را برای مدت طولانی ارائه بدهند. یک باتری لیتیومی دارای خودتخلیه کندتر و ظرفیت ۱۲۰۰ میلی آمپر ساعتی است.

دور انداختن باتری‌های لیتیومی و آلکالاین

باتری‌های آلکالاین غیر قابل شارژ برای محیط زیست سمی نیستند چون در ترکیب خود جیوه ندارند و حاوی موادی هستند که قابل بازیافت‌اند. پس می‌توانید باتری‌های آلکالاین تمام شده را همراه با زباله های خانگی دور بیندازید.

از طرفی هیدروکسید پتاسیم موجود در باتری می‌تواند باعث تحریک و بنابراین دفع آن باید با دقت انجام شود. از طرف دیگر باتری‌های لیتیومی در معرض دمای بالا پوسیده می‌شوند، برای محیط زیست خطرناک‌ و عامل مستعد آتش سوزی هستند. باتری‌های لیتیومی باید در مکان‌های تعیین شده دفع و نگهداری شوند.

ملاحظات امنیتی

• موقع تعویض باتری‌ها، بررسی هم‌خوانی باتری به کمک دفترچه راهنمای آن خیلی مهم است.
• از تخلیه بیش از حد باتری‌ها به هر قیمتی اجتناب کنید، چه در حین استفاده، چه در حین نگهداری.
• باتری‌های آلکالاین یا لیتیومی یکبار مصرف را شارژ نکنید.
• باتری‌ها را از مواد قابل اشتعال دور نگه دارید.
• از روش شارژ صحیح استفاده کنید.
• باتری‌های لیتیوم یونی باید در دمای اتاق نگهداری شوند.
• باتری‌های لیتیومی با تخلیه جزئی بهتر از تخلیه عمیق عمل می‌کنند چون حافظه شارژ ندارند.

 

کدام باتری بهتر است

موقع انتخاب باتری، توجه به عملکرد و ظرفیت باتری‌ (لیتیومی یا آلکالاین) و اینکه برای چه هدفی آن را در نظر گرفته‌اید خیلی اهمیت دارد. هر دوی این باتری‌ها دارای ویژگی ها، مزایا و معایب خاص خود هستند.

یک باتری لیتیومی کارآیی و طول عمر بیشتری دارد در حالی که باتری‌های آلکالاین نسبت به سایر باتری‌های خشک ظرفیت بیشتری دارند؛ گرچه با گذشت زمان قدرت خود را از دست می‌دهند. باتری لیتیوم یونی را می‌شود جایگزین بهتری برای باتری‌های آلکالاین در نظر گرفت با این تفاوت که قیمت بالاتری دارد.

 

انتخاب باتری مناسب

اندازه

هر وسیله با نوع و اندازه خاصی از باتری کار می‌کند. پس موقع تعویض باتری، نوع باتری قبلی که روی دستگاه کار می‌کرد را در نظر بگیرید.

نوع

بسته به هدف مورد نظر خود می‌توانید بین خرید باتری قابل شارژ یا یکبار مصرف یکی را انتخاب کنید. هر دو نوع مزایا و معایب خود را دارند.

مزایای باتری‌های یکبار مصرف

• مقرون به صرفه هستند.
• دوام بیشتری دارند.
• به راحتی در دسترس‌اند.

عیب اصلی استفاده از باتری‌های یک بار مصرف، طول عمر کم آنهاست.

 

باتری‌های قابل شارژ

این باتری‌ها گران‌تر از باتری‌های یکبار مصرف هستند. با این حال، هزینه‌شان بسته به تعداد دفعاتی است که می‌توانید از این باتری‌ها استفاده مجدد کنید. این باتری‌ها در مقایسه با باتری‌های یکبار مصرف، ارزش مصرفی بیشتری دارند.

 

نتیجه

باتری‌ یک نیاز ضروری و بخشی از زندگی ما و انتخاب آن (لیتیوم یون در مقابل آلکالاین ) کمی سخت است. این دو نوع باتری از نظر شیمیایی و ویژگی‌ها متفاوت هستند.

یک باتری ایده آل قیمت، انرژی خروجی و طول عمر خوب دارد. استفاده درست و با دقت از باتری‌ها می تواند عمر و کارآیی آنها را افزایش دهد تا بیشتر کار کنند. بهترین باتری آن است که با نیاز شما مطابقت داشته باشد و هدف مورد نظرتان را به بهترین شکل ارائه بدهد!

منبع: TakomaBattery