بررسی انواع مختلف تکنولوژی های بکار رفته در باتری های یو پی اس

بررسی انواع مختلف تکنولوژی های بکار رفته در باتری های یو پی اس

در این مقاله به بررسی انواع مختلف تکنولوژی های بکار رفته در باتری های یو پی اس می پردازیم .

در حال حاضر سه نوع تکنولوژی در طراحی باتری یو پی اس وجود دارد :

1- باتری لید اسید که می توان گفت مقرون به صرفه ترین نوع باتری یو پی اس می باشد . این نوع باتری ها نگهداری آسانی دارد و براحتی قابل بازیافت بوده و رایج ترین نوع باتری یو پی اس در بین مصرف کنندگان می باشد .

2- باتری نیکل کادمیم

3- باتری لیتیوم Lithium Ion

باتری لید اسید

باتری های لید اسید در انواع کاربری ها اعم از خودروسازی و تجهیزات الکترونیکی کاربرد گسترده ای دارد .

اگر از وزن زیاد این نوع از باتری چشم پوشی کنیم از نظر قیمت این دسته از باتری ها را می توان با اختلاف زیاد مقرون به صرفه ترین نوع باتری برای استفاده در یو پی اس ها معرفی کرد .

دو دسته کلی باتری لید اسید وجود دارد که در ادامه به تشریح آنها می پردازیم :

باتری Vented Lead-acid

این نوع باتری برای اولین بار حدود 15 الی 20 سال پیش طراحی گردید. این نوع باتری با الکتروایت های جریان آزاد (اسید رقیق شده) پر می شود و دارای دریچه هایی در بالای خود هستند که از طریق آن می توان به میزان مایع درون باتری افزود .

اگر این نوع باتری واژگون شده یا بدنه آن دچار شکستگی گردد حجم زیادی از مواد سمی و خورنده وارد محیط می گردد .

این نوع از باتری ها صرفا در یو پی اس هایی که توان خیلی بالایی دارند مورد استفاده قرار می گیرند .

محیط نگهداری آنها بایستی دارای ویژگی های خاصی باشد . این نوع باتری بایستی در یک اتاق بر روی سطح کاملا صاف و فاصله مناسب و دارای تهویه مناسب جهت تخلیه گاز هیدروژن تولید شده هنگام شارژ و دشارژ توسط آنها را داشته باشد . چکاپ ماهیانه این باتری ها هم یک ضرورت به حساب می آید .

با توجه به موارد ذکر شده نگهداری این نوع از باتری ها برای محیط های با حساسیت بالا مانند دیتاسنتر و مراکز درمانی و... و یا محیط های با فضای کم مناسب نیست .

باتری  Valve Regulated Lead-acid)) Sealed Lead Acid

این نوع باتری دارای یک سوپاپ ایمنیست و اصطلاح صحیح باتری سرب اسیدی تنظیم شده با شیر یا VRLA برای آن صحیح است.

الکترولیت باتری (محلول اسید) بین صفحات تشکیل دهنده سلول ها توسط یک ماده جاذب  به نام AGM نگه داشته می شود .

این ماده تمام الکترولیت ها را جذب می کند به طوری که هیچ الکترولیت آزادی باقی نمی ماند .

با هر بار شارژ یا دشارژ باتری گازهایی تولید می شود که اگر در محیط دربسته کنترل نشود، باعث انفجار باتری می شود. با "آب بندی" باتری ، گاز مجبور می شود دوباره با الکترولیت باتری ترکیب شود، با افزایش فشار گاز که مانند یک "کاتالیزور" عمل می کند گاز به مایع برمیگردد .

با این حال، مقدار کمی از گاز الکترولیت هرگز با مایع ترکیب نمی شود. این پارامتر به عنوان راندمان باز ترکیب شناخته می شود و از سازنده ای به سازنده دیگر متفاوت است و به همین دلیل استفاده از برندهای معتبر باتری بسیار مهم است چرا که بازده نوترکیبی بسیار بالایی دارند و حداکثر عمر باتری را برای UPS شما تضمین می کنند.

اگر باتری کاملاً آب بندی شده باشد، در نهایت تجمع گاز بسیار زیاد خواهد شد، بنابراین یک شیر فشار در درب باتری، گازی را که دوباره ترکیب نمی شود، دفع می کند.

به طور کلی، سیستم‌های UPS به باتری با راندمان بالا نیاز دارند، بنابراین از محصول نوع AGM استفاده می‌شود. نوع دیگری از فناوری باتری سیلد ، فناوری GEL است، که در آن الکترولیت به طور معمول به شکل"ژله ای" می باشد. این نوع باتری عموما برای کاربردهایی که در آن بایستی باتری دشارژ عمیق و طولانی داشته باشد به ویژه در صنایع مخابرات عملکرد بهتری دارد.

همه می دانیم که باتری یو پی اس برای همیشه دوام نمی آورد و قطعه ای است که طول عمر آن به دلیل عوامل مختلفی مانند دما، تعمیر و نگهداری، تعداد دشارژ و غیره کاهش می یابد.

باتری های Sealed Lead Acid هم از این قاعده مستثنی نیستند و بین 3 سال تا 6 سال با توجه به ظرفیت آنها متغیر می باشد. تمامی این باتری ها از تاریخ تحویل دارای 12 ماه ضمانت در برابر ایرادات سازنده هستند.

2 – باتری نیکل کادمیم

باتری های نیکل کادمیوم به دلیل مقاومت در برابر دماهای بالا و قابلیت بازیافت کامل به طور گسترده در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند . عمر این باتری ها در حدود 20 سال است. به جای اینکه باتری از الکترولیت اسیدی استفاده کند، از یک الکترولیت قلیایی به شکل هیدروکسید پتاسیم استفاده می کند. صفحه مثبت از هیدروکسید نیکل و صفحات منفی از هیدروکسید کادمیوم تشکیل شده است.

با این حال ، این نوع فناوری باتری بسیار گران است و نیاز به تعمیر و نگهداری بالایی دارد. امروزه استفاده از این نوع باتری در سیستم‌های UPS چندان رایج نیست ، زیرا باتری سرب اسید با هزینه‌ کمتر و نگهداری آسانتر به مراتب به صرفه تر خواهد بود .

دفع باتری های نیکل کادمیوم در پایان عمر آن بسیار دشوار و گران بوده و استفاده از آن در UPS مطلوب بنظر نمیرسد .

3 – باتری لیتیوم

این نوع فناوری باتری سال هاست که با موفقیت در بسیاری از دستگاه ها مانند ابزارهای برقی قابل حمل، لپ تاپ ها و تلفن های همراه استفاده می شود. در سال‌های اخیر، به طور فزاینده‌ای در تامین انرژی خودروهای الکتریکی مورد استفاده قرار گرفته است، به این دلیل که از نظر بازیافت بسیار عالی است که در خودروهای برقی این ویژگی حائز اهمیت است و از طرفی در مقایسه با سایر فناوری های باتری، وزن بسیار کمی دارد.

باتری های لیتیومی برای کنترل باتری به یک مدار الکترونیکی - که اغلب BMS نامیده می شود - نیاز دارند. بدون BMS، حتی احتمال آتش گرفتن باتری وجود دارد .

متاسفانه بدلیل گران بودن این نوع باتری برای یو پی اس کاربردی ندارد .