مقالات

انواع باتری

انواع باتری

انواع باتری

انواع باتری باتری ها معمولاً در وسایل خانگی و برای کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. هر باتری برای هدف مشخصی طراحی می شود و براساس نیاز مورد نظر می تواند مورد استفاده قرار گیرد. عمدتاً دو نوع باتری وجود دارد: پیل های اولیه و ثانویه. هر چند، باتری ها را می توان به چهار دسته اصلی یعنی پیل اولیه، پیل ثانویه، پیل سوختی و پیل یدک نیز دسته بندی کرد.

پیل اولیه (باتری های غیر قابل شارژ)

باتری های غیر قابل شارژ به عنوان باتری های اولیه یا پیل اولیه شناخته می شوند. باتری های اولیه، آن هایی هستند که وقتی انرژی ذخیره شده آن ها یک بار به طور کامل استفاده می شود، نمی توان دوباره از آن ها استفاده کرد. این باتری ها توسط هیچ منبع خارجی نمی توانند مجدداً انرژی ذخیره کنند. به همین دلیل است که پیل های اولیه را باتری های یک بار مصرف می نامند.

باتری یک بار مصرف

عامل اصلی کاهش طول عمر باتری های اولیه این است که در طول استفاده، قطبیده می شوند. برای طولانی کردن عمر باتری ها با کاهش اثر قطبش، از واقطبیدگی شیمیایی استفاده می شود؛ یعنی اکسید کردن هیدروژن با آب به وسیله اضافه کردن عامل اکسیدکننده به پیل. به عنوان مثال، در پیل روی-کربن و لکلانشه از منگنز دی اکسید و در پیل بانسن (Bunsen) و گرو (Grove) از نیتریک اسید استفاده می شود.

چند کاربرد پیل های اولیه به صورت زیر است:

  • ساعت و اسباب بازی ها
  • وسایل خانگی کوچک
  • رایانه های شخصی
  • اینورترها و چراغ های قابل حمل ضروری

انواع باتری های غیر قابل شارژ عبارتند از:

  • باتری روی-کربن
  • قلیایی
  • پیل های لیتیومی
  • پیل های نقره اکسید
  • پیل های روی-هوا

باتری روی-کربن

باتری های روی-کربن نخستین باتری های خشک تجاری هستند که نیروی خیلی کمی را تأمین می کنند و به عنوان پیل خشک شناخته می شوند. یک میله کربنی در باتری قرار می گیرد که جریان را از الکترود دی اکسید منگنز جذب می کند. این امر می تواند ۱٫۵ ولت DC تولید کند. این نوع باتری ها در چراغ قوه، رادیو و ساعت دیواری مورد استفاده قرار می گیرند.

باتری آلکالین

باتری آلکالین نیز یک باتری سلولی خشک است که از آند روی و کاتد دی اکسید منگنز تشکیل شده است. باتری آلکالین با قوطی فولادی بسته شده و قسمت بیرونی بخش داخلی با دی اکسید منگنز پر شده است. الکترولیت روی و هیدروکسید پتاسیم در مرکز باتری وجود دارد. باتری های آلکالین نسبت به سایر باتری ها چگالی بالاتری دارند. این باتری ها معمولاً در پخش کننده های صوتی، رادیو و چراغ قوه ها استفاده می شوند.

باتری لیتیومی

باتری های پیل لیتیومی (Lithium Cell) به شکل سکه ای یا دکمه ای به بازار عرضه می شوند. این باتری ها مقدار ولتاژ بیشتری (۳ ولت) نسبت به باتری های روی، قلیایی و منگنز تولید می کنند. پیل های لیتیومی کوچک تر و سبک تر هستند و طول عمر بیشتری دارند (تقریباً 10 سال). مقاومت داخلی این باتری ها بالا بوده و قابل شارژ نیستند. متداول ترین پیل سکه ای مورد استفاده در تعدادی از وسایل الکترونیکی، CR2032 است که مقدار ولتاژ خروجی آن ۳ ولت است.
باتری نقره اکسید

باتری های نقره اکسید (Silver Oxide)، باتری هایی کم توان با ظرفیت بالا هستند. ظاهر این باتری ها شبیه پیل های جیوه ای است و نیرو محرکه الکتریکی (EMF) آن ها بیشتر از ۱٫۵ ولت است. کاتد این باتری از نقره اکسید و الکترولیت موجود در داخل آن از پتاسیم یا سدیم هیدروکسید ساخته می شود. از آنجایی که فلز نقره گران است، این باتری کاربردهای خیلی محدودی دارد.

پیل های نقره اکسید ویژگی های بسیار خوبی دارند که عبارتند از:

آب بندی منحصر به فرد ساختار این باتری باعث می شود که در برابر نشت کردن بسیار مقاوم باشد.
ولتاژ خروجی ثابت داده شده توسط باتری برای تخلیه پایدار مفید است.
استفاده از آنتی اکسیدان ها به چگالی انرژی بالا در باتری کمک می کند.

از کاربردهای پیل نقره اکسید می توان به موارد زیر اشاره کرد؟

دستگاه های IOT
ساعت های الکتریکی
ابزار دقیق
وسایل پزشکی

باتری روی-هوا

باتری روی-هوا (Zinc Air) در مدت 5 دقیقه درست پس از باز شدن به ولتاژهای عملکرد کامل می رسد. این باتری ها از نوع باتری های اولیه با طراحی قابل شارژ هستند. مقدار اکسیژن موجود در هوا به عنوان جرم فعال باتری عمل می کند. در این باتری، کاتد یک بدنه پرمنفذ است که از کربن ساخته شده و به هوا دسترسی دارد. ولتاژ خروجی این پیل ۱٫۶۵ ولت است. در حین تخلیه، توده ای از ذرات روی، آند پرمنفذی را تشکیل می دهد که با الکترولیت اشباع شده است. اکسیژن موجود در هوا با یون هیدروکسیل واکنش داده که منجر به تولید زینکات می شود. زینکات نیز روی اکسید و آب را تولید می کند که به الکترولیت باز می گردد.
پیل ثانویه (باتری های قابل شارژ)

باتری های قابل شارژ به عنوان پیل ثانویه شناخته می شوند. این نوع باتری ها را می توان با وصل کردن به شارژ، بارها و بارها مورد استفاده قرار داد و قبل از اینکه نیاز به تعویض باتری باشد، استفاده های متعددی از آن کرد. هزینه اولیه باتری های قابل شارژ معمولاً بیشتر از باتری های یک بار مصرف است، اما مجموع هزینه مالکیت و اثر زیست محیطی این باتری ها کمتر است، زیرا می توان قبل از نیاز به تعویض، آن ها را چندین بار به صورت ارزان مجدداً شارژ کرد.

این باتری ها در موارد زیر مورد استفاده قرار می گیرند:

دستبندهای سلامتی و ساعت های هوشمند
کاربردهای نظامی و زیردریایی ها
دوربین ها و ضربان سازهای مصنوعی

باتری های ثانویه یا قابل شارژ انواع مختلفی دارند که عبارتند از:

سرب-اسید
لیتیوم-یون (Li-ion)
نیکل-هیدرید فلز (Ni-MH)
نیکل-کادمیوم (Ni-Cd)

باتری سرب-اسید

سرب-اسید (Lead Acid) یک نمونه خیلی رایج از باتری های قابل شارژ است. معمولاً برای ذخیره انرژی خورشیدی از این باتری ها استفاده می شود، زیرا کیفیت باتری های سرب-اسید، آن ها را از سایر باتری ها متمایز می سازد. این باتری ها جریان زیادی تولید می کنند و در اتومبیل ها مورد استفاده قرار می گیرند. هنگامی که باتری از کار می افتد، می توان آن را بازیافت کرد. در واقع، حدود 93 درصد سرب باتری برای بازیافت دوباره مورد استفاده قرار می گیرد تا باتری های سرب-اسید جدید ساخته شوند.

باتری لیتیوم-یون

از آنجایی که این باتری ها چگالی توان بالایی دارند، معمولاً در الکترونیک از آن ها استفاده می شود. این باتری ها می توانند 150 وات-ساعت انرژی را در یک کیلوگرم از جرم خود ذخیره کنند. هنگام تخلیه، یون های لیتیوم از الکترود منفی به سمت الکترود مثبت و در جهت مخالف حرکت می کنند. توجه داشته باشید که داغ شدن باتری می تواند منجر به آسیب دیدگی و آتش گرفتن آن شود.

باتری نیکل-هیدرید فلز

ماده این باتری ها میان فلزی است. این نوع باتری ها طول عمر خوب و ظرفیت جریان بالایی دارند و می توانند 100 وات-ساعت انرژی را در یک کیلوگرم ذخیره کنند. همچنین، از نظر حرارتی نسبت به باتری های لیتیوم-یون مقاوم ترند. خود-تخلیه این باتری ها نسبت به سایر باتری ها بالاتر است.

باتری نیکل-کادمیوم

در باتری قابل شارژ نیکل-کادمیوم، از نیکل اکسید هیدروکسید و کادمیوم فلزی به عنوان الکترود استفاده می شود. این باتری هنگامی که مورد استفاده قرار نمی گیرد، قادر است ولتاژ و شارژ الکتریکی را نگه دارد و از این نظر مفید است. ایراد اصلی باتری نیکل-کادمیوم که ممکن است بعداً باعث پایین آمدن ظرفیت باتری شود این است که اگر باتریِ دارای شارژِ اندک دوباره شارژ شود، ممکن است نقطه شارژ مجدد در حافظه باتری نگه داشته شود. این اتفاق باعث می شود که هنگام رسیدن شارژ باتری به آن نقطه، ولتاژ افت پیدا کند.

تحویل ظرفیت نامی در نرخ تخلیه کامل و داشتن چرخه طول عمر خوب در درجه حرارت پایین از جمله مزیت های باتری نیکل-کادمیوم است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *