اکثر ما می‌دانیم که وظیفه باتری در خودرو چیست، اما از انواع مختلف ساختار داخلی باتریها اطلاع زیادی موجود نیست. در این مطلب مزایای و معایب کلی هر فناوری ساخت باتری را مرور خواهیم کرد.
باتری استارتر چیست؟
باتری استارتر خودرو یک باتری قابل شارژ است که برای روشن کردن وسیله نقلیه استفاده می‌شود. هدف اصلی ارسال ولتاژ به قطعه استارت است که جرقه اولیه شمع موتورهای احتراق داخلی را فراهم می‌کند. همچنین به اجزای الکتریکی خودرو مانند چراغ‌های جلو، برف پاک‌کن‌ها و رادیو انرژی می‌دهد. همانطور که طراحی خودروها تکامل یافت، طراحی باتری نیز پیشرفت کرد.
دسته‌بندی اصلی طراحی باتری
طراحی باتری استارتر با توجه به فناوری باتری مورد استفاده توسط سازندگان باتری متفاوت است. اکثر خودروهای مجهز به پیشرانه احتراق داخلی از باتری سرب اسید استفاده می‌کنند.
به طور کلی می‌توان این باتریهای استارتر را به موارد زیر طبقه بندی کرد:
باتریهای شناور: که به عنوان باتری‌هایی با سلول‌های نیز شناخته می‌شوند که برای نگهداری از آنها روالی درنظر گرفته شده تا هرچندوقت یکبار نیاز به پرکردن محفظه‌های هر سلول با آب مقطر دارد.
باتری (VRLA): باتریهای سربی اسیدی قابل تنظیم با شیر «Valve Regulated Lead Acid» که به اختصار تحت نام VRLA شناخته می‌شوند نیاز به نگهداری کمتری دارند. فضای سلول‌های این باتری مهر و موم شده و نیاز به نگهداری کمتری دارد، به همین دلیل به نام باتریهای سربی اسیدی بسته «Sealed Lead Acid» یا به اختصار SLA نیز شناخته می‌شوند. در این نوع نیازی به اضافه کردن آب مقطر وجود ندارد و به خاطر نوع طراحی، درصورت تکان خوردن و حتی واژگونی خللی در عملکرد باتری به وجود نمی‌آید.
باتری غیر سربی: در خودروهای هیبرید یا تمام برقی در اکثر موارد از باتریهای لیتیومی به جای باتری سرب اسیدی استفاده می‌شود. با این وجود در برخی از موارد ممکن است برای راه‌اندازی سیستم‌های برقی اولیه همین خودروها هم از یک باتری سرب اسید به عنوان ذخیره ثانویه هم استفاده شود.
حال که با اصول اولیه طراحی باتریها آشنا شدید، می‌توانیم به معرفی ۸ نوع اصلی و رایجی از باتریها بپردازیم که براساس همین سه دسته‌بندی تولید می‌شوند.
شش نوع از باتریهای استارتر
پیش از اینکه به معرفی انواع مختلف بپردازیم، لازم است اطلاع داشته‌باشیم که چرا تا این حد تنوع در انواع باتری وجود دارد. به طور کلی می‌توان گفت که عرضه انواع مختلف به خاطر تفاوت زیاد توان و تجهیزات خودروها است. درنظر داشته باشید که خودروهای مدرن ممکن است به نیروهای برق متفاوتی نیاز داشته باشند. به همین ترتیب در پاسخ به نیازهای فنی پیشرانه و سایر اجزاء خودرو انواع مختلفی از باتری استارتر طراحی شده است. حال می‌توانیم به انواع باتریهای استارتر بپردازیم.
۱- باتری شناور سرب اسید (باتری خیس)
این در حقیقت قدیمی‌ترین نوع از باتریهای خودرو به حساب می‌آیند که در برخی از متون برای اشاره به آنها از عبارت SLI به عنوان مخفف عبارت‌های «استارت، روشنایی و اشتعال» می‌شود. در حال حاضر تنها دلیل استفاده از این نوع باتریهای قیمت پایین آنها می‌تواند باشد. باتریهای شناور نوعی از باتری با سلول‌های خیس است که معمولا شامل شش سلول با مایع الکترولیتی است که از سولفریک اسید و آب مقطر تشکیل شده و امکان ارائه ولتاژ ۱۲.۶ ولت را در حال شارژ کامل می‌دهد. در بسیاری از سایر وسایل موتوری نیز از همین باتریها برای راه‌اندازی سیستم برقی و حرکت اولیه استفاده می‌شود. اما محدودیت ویژه این نوع باتری نحوه نصب آن به صورت عمودی و جلوگیری از تکان خوردن آن به نحوی است که محلول الکترولیت آن بریزد. همچنین درصورتی که باتریهای سلول مرطوب در صورتی که به مدت زیادی در شرایط کمتر از ۵۰ درصد ظرفیت باشد، عمر مفیدش کاسته می‌شود که به این فرآیند عمق تخلیه «Depth of Discharge» یا DoD می‌گویند.
۲- باتری سیلور کلسیوم
برای ارتقا تکنولوژی باتریهای مرطوب به سراغ نوع متفاوتی از الکترولیت رفتند. این باتریها هنوز از همان ساختار الکترولیت استفاده می‌کنند، اما در صفحات داخلی آن به جای سرب و آنتیموان، از سرب و آلیاژ کلسیوم-نقره استفاده می‌شود. به همین خاطر نیاز به اضافه شدن آب مقطر برطرف می‌شود و به این ترتیب باتریها مهر و موم شدند و نسبت به اضافه کردن آب مقطر بی‌نیاز شدند. این ساختار کلسیم نقره باعث افزایش مقاومت باتریها دربرابر خردگی شد و همچنین این باتریها در مقابل افزایش حرارت هم مقاومت بیشتری نشان می‌دادند و به همین خاطر طول عمر بیشتری از آنها در آب‌وهوای گرم ثبت میشد. در هر صورت این نوع باتریها به خاطر نیاز به ولتاژ شارژ بیشتر سریعتر سولفاته می‌شدند ( و در نتیجه صفحات باتری آسیب می‌دیدند).
۳- باتری شناور ارتقا یافته «EFB»
برای دوبرابر شدن تحمل چرخه‌های شارژ و تخلیه باتریهای معمولی مرطوب را مهر‌وموم کرده و از الکترولیت مایعی با ساختار استفاده شد که کمی تغییر پیدا کرده بود. باتری شناور ارتقا یافته «Enhanced Flooded Battery» یا EFB می‌تواند حدود 85000 بار استارت را در مقایسه با 30000 مرتبه در باتری معمولی انجام دهد. این نوع را به عنوان یک گزینه سطح پایین‌تر برای باتری AGM برای افزایش دوام و عملکرد مطرح شدند که اغلب در خودروهایی با فناوری استارت-استاپ ساده مورد بهره‌برداری قرار گرفت.
۴- باتری سلول ژلی (سلول خشک)
باتریهای سلول ژل به عنوان نسخه غیرقابل ریختن آب مقطر باتریهای سیلد اسید ساخته شدند. آنها نوعی باتری VRLA هستند و به عنوان باتریهای سلول خشک نیز شناخته می‌شوند. باتری ژل شبیه باتری شناور است، اما کلسیم جایگزین آنتیموان در صفحات سرب می‌شود و سیلیس به محلول الکترولیت اضافه می‌شود و آن را به ژل تبدیل می‌کند. عمر چرخه آن افزایش یافته و در برابر لرزش و ضربه مقاوم‌تر است. هنوز هم می‌توانید باتری ژله‌ای را در بازار پیدا کنید، اما پیشرفت‌ها در باتریهای AGM کاربرد آن را محدود کرده است.
۵- باتری جاذب الیاف شیشه‌ای (AGM)
باتری AGM نوعی باتری VRLA به حساب می‌آید که برای پشتیبانی از نیازهای انرژی الکتریکی در سطوح بالاتر در وسایل نقلیه مدرن طراحی شده است. ساختار آنها شبیه باتری سلول مرطوب است، اما یک جداکننده فایبرگلاس (به طور دقیق‌ترالیاف شیشه‌ای) محلول الکترولیت را جذب می‌کند و آن را در محل درنظر گرفته شده نگهداری می‌کند. به خاطر این ساختار این باتری می‌تواند تا ۵ برابر سریعتر شارژ شود و ۳ برابر عمر چرخه بیشتری را نسبت به باتریهای معمولی تحمل کند. همچنین می‌تواند تا ۸۰ درصد از دربرابر شرایط تخلیه عمیق از خود مقاومت نشان دهد. الیاف‌های شیشه تارهای بسیار باریک از جنس شیشه با قطر ثابت (حدود 5 تا 25 میکرون) و طول نامحدود هستند. تفاوت الیاف شیشه با پشم شیشه در این است که قطر تارها در پشم شیشه غیر یکنواخت و طول آن محدود است. همچنین در پروسه تولید پشم شیشه به خاطر تفاوت در نوع سرد شدن، ساختمان شیشه شکننده است. این تفاوت به‌طوری است که از الیاف شیشه در بالا بردن مقاومت کششی و تقویت کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود ولی پشم شیشه را به عنوان عایق حرارتی مورد استفاده قرار می‌دهند. البته استفاده از الیاف شیشه به عنوان عایق حرارتی نیز رواج دارد. باوجود اینکه ایده‌آل‌ترین گزینه برای خودروهای مجهز به آپشن استارت-استاپ همین نوع باتری است، اما هزینه آن ۴۰ الی ۱۰۰ درصد بیشتر از باتریهای معمولی است.
۶- باتری چرخه عمیق
اگرچه این نوع از باتریها ساختاری دقیقا مخالف با باتریهای استارت دارند، اما مشاهده شده در برخی از وسائل نقلیه به جای باتری استارتر از باتری چرخه عمیق استفاده می‌شود. این نوع باتریها معمولا از ساختار صفحات ضخیم‌تری بهره می‌برد و تراکم ماده فعال کننده در آنها بیشتر است. خاصیت اصلی این نوع از باتریها پایدار بودن انرژی ذخیره شده در گذر زمان است. به همین خاطر گزینه بهتری برای استفاده در وسائل نقلیه تفریحی، چهارچرخ‌های برقی مخصوص زمین گلف و وسایل نقلیه دریایی است و به همین دلیل به این نوع، باتری دریایی نیز گفته می‌شود.
