در لحظه‌ای که برق ساختمان قطع می‌شود، سیستم روشنایی اضطراری تنها چیزی است که بین تاریکی مطلق و ایمنی ساکنان فاصله می‌اندازد. قلب تپنده این سیستم، باتری است؛ قطعه‌ای که اگر به درستی انتخاب نشود یا به مرور زمان از کار بیفتد، می‌تواند یک شرایط بحرانی را به فاجعه تبدیل کند.

در این مقاله، انواع باتری‌های مورد استفاده در سامانه‌های اضطراری را بر اساس استاندارد IEC 60598-2-22 را بررسی می‌کنیم. 

بخش اول: آشنایی با استاندارد بین‌المللی IEC 60598-2-22

• این استاندارد چیست؟

استاندارد IEC 60598-2-22 بخشی از مجموعه استانداردهای IEC 60598 است که به طور خاص به الزامات چراغ‌های اضطراری می‌پردازد و توسط کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC) تدوین شده و در بسیاری از کشورهای جهان (از جمله ایران) به عنوان مرجع اصلی برای طراحی، تولید و تست چراغ‌های اضطراری مورد استفاده قرار می‌گیرد. لازم به ذکر است، سازمان ملی استاندارد، استاندارد ملی شماره 22-2-5920 را بر اساس همین استاندارد تدوین نموده است.

• الزامات کلیدی استاندارد IEC 60598-2-22 برای باتری‌ها

بر اساس این استاندارد، باتری‌های مورد استفاده در چراغ‌های اضطراری باید شرایط زیر را داشته باشند:

این استاندارد تأکید می‌کند که هر باتری مورد استفاده در چراغ اضطراری باید از نوع سیلد (مهروموم‌شده) باشد تا نیازی به نگهداری دوره‌ای (مانند اضافه کردن آب مقطر) نداشته باشد

بخش دوم: انواع باتری‌های مجاز در استاندارد IEC 60598-2-22

بر اساس استاندارد و نیازهای صنعت روشنایی اضطراری، سه نوع باتری عمدتاً در این سیستم‌ها استفاده می‌شوند:

۱. باتری نیکل-کادمیوم (Ni-Cd)

مشخصات فنی:

• ولتاژ اسمی: ۱.۲ ولت بر سلول

• دانسیته انرژی: ۴۰-۶۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم

• عمر مفید: ۵۰۰-۱۰۰۰ چرخه شارژ

مزایا:

• تحمل دمای بالا: بهترین گزینه برای محیط‌های گرم (تا ۴۵ درجه سانتی‌گراد)

• عمر طولانی: نسبت به Ni-MH در دماهای بالا عملکرد بهتری دارد

• مقاومت در برابر تخلیه عمیق: در صورت تخلیه کامل، کمتر آسیب می‌بیند

معایب:

• اثر حافظه (Memory Effect): نیاز به تخلیه دوره‌ای کامل برای حفظ ظرفیت

• کادمیوم سمی: مسائل زیست‌محیطی در دفع باتری

• خودتخلیه‌شدگی: حدود ۱۰-۱۵٪ در ماه

مناسب برای: مناطق گرمسیر، محیط‌های صنعتی با دمای بالا، بیمارستان‌ها

۲. باتری نیکل-متال هیدرید (Ni-MH)

مشخصات فنی:

• ولتاژ اسمی: ۱.۲ ولت بر سلول

• دانسیته انرژی: ۶۰-۸۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم

• عمر مفید: ۵۰۰-۱۰۰۰ چرخه شارژ

مزایا:

• بدون حافظه (حافظه‌خیلی کم): نیازی به تخلیه کامل دوره‌ای نیست

• ظرفیت بیشتر: نسبت به Ni-Cd حدود ۳۰-۴۰٪ ظرفیت بیشتر

• سازگار با محیط زیست: بدون کادمیوم سمی

معایب:

• خودتخلیه‌شدگی بالا: حدود ۲۰-۳۰٪ در ماه

• حساسیت به شارژ بیش از حد: نیاز به مدار شارژ دقیق‌تر

• قیمت بالاتر از Ni-Cd

مناسب برای: چراغ‌های اضطراری خانگی و تجاری 

۳. باتری لیتیوم-یون (Li-ion) و لیتیوم آهن فسفات (LiFePO4)

مشخصات فنی (LiFePO4):

• ولتاژ اسمی: ۳.۲ ولت بر سلول

• دانسیته انرژی: ۹۰-۱۲۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم

• عمر مفید: ۲۰۰۰+ چرخه شارژ

مزایا:

• سبک‌ترین گزینه: یک سوم وزن باتری سرب-اسید

• بدون خودتخلیه‌شدگی: می‌تواند ماه‌ها شارژ نگه دارد

• بالاترین عمر مفید: تا ۱۰ سال در شرایط ایده‌آل

• شارژ سریع: ۱-۲ ساعت تا شارژ کامل

معایب:

• قیمت بالا: ۳-۴ برابر Ni-MH

• حساسیت به دمای بالا: بالای ۴۵ درجه عمر را کاهش می‌دهد

• نیاز به مدار BMS: برای جلوگیری از شارژ بیش از حد و اتصال کوتاه

مناسب برای: تجهیزات پیشرفته، سیستم‌های اعلام حریق و بیمارستان‌ها

بر اساس داده های بالا می توان گفت باتری های سربی اسیدی در سامانه های اضطراری با بهای کم مورد استفاده قرار می گیرند که در آنها معمولا تعویض سالیانه باتری به عنوان هزینه های سالانه ساختمان در نظر گرفته می شود. در مقابل باتری های نیکلی می توانند تعداد شارژ و دشارژ بیشتری داشته باشند ولی به بهای قیمت بالاتر. در این میان باتری های لیتیم یون با داشتن قیمت بالاتر به دلیل نیاز به BMS سالهای بیشتری کار خواهند کرد در صورتی که در دمای بالا به کار گرفته نشوند.

بخش سوم: باتری های مورد استفاده در چراغ های اضطراری رداکس

بجز در محصولات خاص که باتری باید دمای بالاتر از 40 درجه سانتیگراد را تحمل نماید، برای سایر محصولات از باتری های لیتیم یون استففاده می شود که با داشتن عمر طولانی از دانسیته انرژی بالاتری نیز برخوردار هستند و می توانند موجب کاهش جرم و حجم محصول نهایی شوند. شکل زیر باتری چراغ دیواری فوتوشاینا را نشان می دهد.