Con l'accelerazione dell'invecchiamento della società e le crescenti esigenze di viaggio delle persone con disabilità, le sedie a rotelle elettriche, in quanto ausili essenziali per la mobilità, si affidano alle batterie come principale fonte di alimentazione. Le prestazioni di queste batterie hanno un impatto diretto sull'esperienza dell'utente. Attualmente, le batterie al litio e le batterie al piombo-acido sono due tipi di batterie comunemente utilizzati nelle sedie a rotelle elettriche. Esse presentano differenze significative in termini di densità energetica, autonomia, durata, sicurezza e altri aspetti, che determinano la loro idoneità per diversi scenari applicativi nelle sedie a rotelle elettriche.
1. Densità energetica e portabilità
Le batterie al litio hanno un vantaggio significativo in termini di densità energetica. Ad esempio, le comuni batterie al litio ferro fosfato possono raggiungere una densità energetica di 130 - 160 Wh/kg, mentre quella delle batterie al piombo-acido è di soli 30 - 50 Wh/kg. Questa disparità nella densità energetica significa che, a parità di fabbisogno energetico, le batterie al litio sono più piccole e leggere. Prendiamo come esempio una sedia a rotelle elettrica dotata di una batteria da 24 Ah. Se si utilizza una batteria al piombo-acido, può pesare fino a 15 - 20 kg, mentre una batteria al litio della stessa capacità può ridurre il peso a 3 - 5 kg. Per gli utenti che hanno spesso bisogno di piegare e trasportare le loro sedie a rotelle elettriche, ad esempio quando viaggiano in auto o in aereo, la leggerezza delle batterie al litio aumenta notevolmente la portabilità e alleggerisce l'onere per gli utenti e i loro assistenti durante la manipolazione. Inoltre, le dimensioni più ridotte delle batterie al litio consentono un posizionamento più flessibile all'interno della sedia a rotelle elettrica, facilitando l'ottimizzazione del design strutturale complessivo della sedia a rotelle.
2. Autonomia
In termini di autonomia, le batterie al litio possono fornire una potenza più sostenuta per le sedie a rotelle elettriche grazie alla loro elevata densità energetica. Generalmente, per batterie al litio e batterie al piombo-acido della stessa capacità, l'autonomia di una sedia a rotelle elettrica alimentata da una batteria al litio può essere aumentata del 30% - 50%. Ad esempio, quando una sedia a rotelle elettrica è dotata di una batteria al piombo-acido da 48V/12Ah, la sua autonomia è di circa 20 - 25 chilometri. Tuttavia, dopo averla sostituita con una batteria al litio con la stessa tensione e capacità, l'autonomia può raggiungere i 28 - 35 chilometri. Per gli utenti che hanno bisogno di uscire per lunghi periodi, come partecipare a riunioni sociali o visitare parchi, la maggiore autonomia delle batterie al litio riduce l'imbarazzo di rimanere senza energia a metà strada e aumenta la comodità e l'autonomia del viaggio.
3. Durata e costi di manutenzione
Le batterie al litio hanno generalmente una durata del ciclo più lunga. Il numero di cicli di carica-scarica delle comuni batterie agli ioni di litio può raggiungere 500 - 1000 volte, e alcune batterie al litio ferro fosfato ad alte prestazioni possono persino superare i 2000 cicli. Al contrario, la durata del ciclo delle batterie al piombo-acido è di solito solo 200 - 300 volte. Supponendo che un utente di sedia a rotelle elettrica carichi e scarichi la batteria una volta al giorno, una batteria al litio potrebbe aver bisogno di essere sostituita solo ogni 3 - 5 anni, mentre una batteria al piombo-acido potrebbe aver bisogno di essere sostituita ogni 1 - 2 anni. La frequente sostituzione della batteria non solo aumenta i costi economici - una batteria al piombo-acido da 48V/12Ah costa circa 300 - 500 yuan, mentre una batteria al litio è più costosa, circa 1000 - 2000 yuan - ma considerando il ciclo di sostituzione, il costo complessivo a lungo termine delle batterie al litio è in realtà inferiore. Inoltre, le batterie al piombo-acido richiedono un'ispezione regolare e il rabbocco dell'elettrolito durante l'uso, il che è piuttosto complicato. Le batterie al litio, d'altra parte, sono fondamentalmente esenti da manutenzione, riducendo ulteriormente i costi di utilizzo e l'onere operativo per gli utenti.
4. Sicurezza
Le batterie al litio e le batterie al piombo-acido hanno ciascuna le proprie caratteristiche di sicurezza. Le batterie al litio non contengono metalli pesanti dannosi come piombo, mercurio e cadmio, con conseguente minore inquinamento ambientale durante la produzione, l'uso e lo smaltimento. Tuttavia, le batterie al litio comportano rischi per la sicurezza come incendi ed esplosioni in caso di sovraccarico, scarica eccessiva o cortocircuiti. Tuttavia, con il continuo progresso della tecnologia Battery Management System (BMS), i BMS avanzati possono monitorare in tempo reale parametri come la tensione, la corrente e la temperatura della batteria. Una volta rilevate condizioni anomale, vengono adottate misure protettive immediate, come l'interruzione del circuito o la regolazione della corrente di carica, per ridurre efficacemente i rischi per la sicurezza. Sebbene le batterie al piombo-acido abbiano meno probabilità di causare gravi incendi o incidenti esplosivi, il loro processo di produzione consuma una grande quantità di risorse di piombo. Se non vengono smaltiti correttamente dopo essere stati scartati, i metalli pesanti come il piombo possono causare gravi danni all'inquinamento del suolo e delle fonti d'acqua. Inoltre, l'elettrolito delle batterie al piombo-acido è corrosivo e può danneggiare gli esseri umani e l'ambiente in caso di perdite.
5. Costo
Attualmente, il costo di acquisto iniziale delle batterie al litio è significativamente superiore a quello delle batterie al piombo-acido. Prendendo come esempio una batteria da 48V/12Ah, una batteria al piombo-acido costa 300 - 500 yuan, mentre una batteria al litio costa 1000 - 2000 yuan. Questo rende le batterie al piombo-acido più attraenti per gli utenti sensibili al prezzo. Tuttavia, come accennato in precedenza, considerando la lunga durata e i bassi costi di manutenzione delle batterie al litio, il loro costo complessivo è più competitivo in una prospettiva di utilizzo a lungo termine.
6. Adattamento agli scenari applicativi pratici
Sulla base delle caratteristiche di cui sopra, le batterie al litio sono più adatte agli utenti che hanno elevate esigenze di portabilità, autonomia e durata e hanno un budget relativamente sufficiente, come gli utenti di sedie a rotelle elettriche che viaggiano spesso o sono frequentemente impegnati in attività sociali. Le batterie al piombo-acido, d'altra parte, sono più adatte agli utenti sensibili al prezzo, hanno una bassa frequenza di utilizzo e hanno un piccolo raggio di attività, grazie al loro costo iniziale inferiore. Ad esempio, una persona anziana che rimane principalmente a casa e si muove solo occasionalmente nel quartiere può soddisfare le proprie esigenze di base con una sedia a rotelle elettrica alimentata da una batteria al piombo-acido. Tuttavia, per un giovane con disabilità che partecipa spesso ad attività all'aperto e apprezza la comodità di viaggio, una sedia a rotelle elettrica con una batteria al litio è una scelta migliore.
Le batterie al litio e le batterie al piombo-acido hanno ciascuna i propri vantaggi e svantaggi nell'applicazione delle sedie a rotelle elettriche. Con il continuo sviluppo della tecnologia delle batterie al litio e la graduale riduzione dei costi, si prevede che le batterie al litio svolgeranno un ruolo più dominante nel campo delle sedie a rotelle elettriche in futuro, offrendo agli utenti un'esperienza di viaggio più efficiente, di alta qualità e rispettosa dell'ambiente.