ישנם שני סוגי סוללות למנוע סירה חשמליelectric boat engine: סוללות עופרת-חומצה וסוללות ליתיום. לכל אחד מהסוגים מאפיינים ייחודיים מבחינת צפיפות אנרגיה לפי משקל, צפיפות אנרגיה נפחית, אורך חיים, מחיר, התאמה, מדיניות ממשלתית ועוד.
צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום כיום היא בדרך כלל 200-260 wh / g, ואילו של סוללות עופרת-חומצה היא בדרך כלל 50-70 wh / g. צפיפות האנרגיה לפי משקל של סוללות ליתיום גדולה פי 3-5 מזו של סוללות עופרת-חומצה. פירוש הדבר הוא שבאותה קיבולת, משקל סוללת העופרת-חומצה גדול פי 3-5 ממשקל סוללת הליתיום. לכן לסוללות ליתיום יש יתרון מוחלט בכל הנוגע להפחתת משקל של אמצעי אגירת אנרגיה. צפיפות האנרגיה הנפחית של סוללת ליתיום גדולה בדרך כלל פי 1.5 מזו של סוללת עופרת-חומצה. לכן, בקיבולת זהה, סוללת ליתיום קטנה בכ-30% מסוללת עופרת-חומצה. כיום, מערכות החומרים הפופולריות ביותר הן טרנריות וליתיום-ברזל. מספר מחזורי הטעינה והפריקה של סוללות ליתיום-יון טרנריות הוא בדרך כלל יותר מ-500. מספר המחזורים של סוללות ליתיום-ברזל-פוספט הוא יותר מ-600. לעומת זאת, מספר המחזורים של סוללות עופרת-חומצה הוא בדרך כלל 300-350 בלבד. לכן אורך החיים של סוללת ליתיום הוא בערך פי 1-2 מזה של סוללת עופרת-חומצה.
למרות זאת, עד היום עדיין משתמשים בסוללות עופרת-חומצה בחלק מהמכונות הגדולות, כמו מכוניות וסירות גומי לדיג. לפי הסקר, 86% מהלקוחות בוחרים להשתמש בסוללות עופרת-חומצה. סוללת הליתיום קלת משקל, קטנה ובעלת אורך חיים רב. אז מדוע אנשים עדיין משתמשים בסוללות עופרת-חומצה?
1. התאמה טובה
לסוללת עופרת-חומצה ביצועים טובים בטמפרטורות נמוכות ובזרם גבוה. בפריקה בקצב של 10C בטמפרטורה של -10 ° C, המתח נשאר מעל 10V למשך יותר מ-90s. די בכך כדי להתמודד עם תנאים קשים ברוב האזורים. לעומת זאת, ביצועי סוללות ליתיום-יון בטמפרטורות נמוכות גרועים בהרבה. ביצועי הפריקה בטמפרטורות נמוכות נפגעים באופן משמעותי, וקשה להשיג שימוש מעשי באזורים קרים. נוסף על כך, מאפייני הזרם הגבוה חשובים: הזרם המיידי גדול יחסית כשהמנוע מתחיל לפעול, ובמנועים בעלי הספק גבוה הוא עשוי להיות גדול עוד יותר. מבין החומרים הפעילים המשמשים כיום בסוללות ליתיום-יון, גרפיט וליתיום-קובלט-אוקסיד אינם חומרי אנודה המתאימים להספק גבוה. הביצועים שלהם יורדים באופן משמעותי בהספק גבוה. לכן סוללות ליתיום אינן מתאימות לשימוש בסביבות קרות, ואילו סוללות עופרת-חומצה מתפקדות בהן טוב בהרבה.
2. בטיחות טובה
רמת הבטיחות של סוללות עופרת-חומצה גבוהה מאוד בהשוואה למערכות הסוללות הקיימות.
1) בזכות יכולתן לספק זרם גבוה, הסוללות פחות נוטות לגרום לתאונות.
2) גם במקרה של תאונה, החומרים הפעילים של האלקטרודה החיובית והשלילית הם תרכובות עופרת. הנוזל האלקטרוליטי הוא תמיסת חומצה גופרתית. הם אינם דליקים, ועלולים רק לגרום לחלקים הסמוכים להישרף. החומר הפעיל באלקטרודה השלילית של סוללת ליתיום-יון הוא גרפיט, כלומר חומר פחמני דליק. האלקטרוליט הוא ממס אסטר ומלח ליתיום. ממס האסטר לא רק דליק אלא גם נדיף מאוד. שחרור של כמות גדולה של חום עלול לגרום לשריפה ואף לפיצוץ במקרה של התנגשות, והתנגשויות הן בלתי נמנעות בעת הפלגה. ההשלכות של פיצוץ עלולות להיות בלתי נתפסות.
3) בסוללות ליתיום-יון עלולות להיווצר דנדריטים של ליתיום באלקטרודה השלילית במהלך פריקה בזרם גבוה, ולגרום לקצר פנימי ולפיצוץ הסוללה. זוהי הסכמה הרווחת בתעשיית סוללות הליתיום. למעשה, קיימות גם בעיות רבות אחרות. אחת הבעיות המרכזיות היא יציבות חומר האלקטרודה, שנפגעת כאשר הסוללה נשארת במצב טעינה גבוה (SOC) לאורך זמן.
3. עלות נמוכה
עלותן של סוללות עופרת-חומצה היא ללא ספק הנמוכה ביותר. הדרישות מחומרי האלקטרודה, מהאלקטרוליט או מתנאי ההרכבה נמוכות בהרבה מאלה של סוללות ליתיום-יון. באותה קיבולת, מחיר סוללת ליתיום גבוה בערך פי 3-5 ממחיר סוללת עופרת-חומצה. בסכום שמשמש לרכישת סוללת ליתיום אפשר לקנות 3-5 סוללות עופרת-חומצה. סוללת הליתיום אמנם מחזיקה מעמד זמן רב יותר, אך עדיין רחוקה מלענות על דרישות הלקוחות.
4. שיעור מיחזור גבוה
יש הטוענים שסוללות עופרת-חומצה מזהמות את הסביבה, ואילו סוללות ליתיום ידידותיות לסביבה. למעשה, זוהי טעות גדולה. היתרון הבולט ביותר של סוללות עופרת-חומצה כיום הוא מערך המיחזור שלהן. סוללות אלה משמשות כיום במנועים ובמערכות התנעה. אלה תחומים ממוקדים מאוד, שבהם המשתמשים חוזרים לחנויות ייעודיות כדי להחליף סוללות. מדוע? אפשר למסור את הסוללות הישנות תמורת כסף ולקנות חדשות! סוללות ליתיום מכילות פחות מתכות כבדות, ורק חומר האלקטרודה החיובית שלהן מכיל קובלט. אך הן נפוצות מאוד ברחבי העולם. בטווח הארוך, הדבר עדיין עלול להפוך לבעיה, אך אין כיום מנגנון שמטפל בנושא או ממחזר סוללות ליתיום.
לסיכום, אף שסוללות ליתיום קטנות, קלות ובעלות אורך חיים רב, הן עדיין משמשות בעיקר בטלפונים ניידים, בטאבלטים ובמחשבים. במכשירים גדולים, הסוללות שבהן משתמשים כיום בשוק הן סוללות עופרת-חומצה. מבחינת התאמה, בטיחות ועלות, סוללות עופרת-חומצה עדיין עדיפות על סוללות ליתיום כמקור אנרגיה למנועי סירה חשמלייםelectric boat engine.
