باتری ها کالایی می باشند که امروزه در همه جا به وفور مشاهده می شود. باتری ها کاربردهای بسیار گسترده ای دارند و به همین نسبت در طرح ها و شکل ها مختلفی نیز ساخته می شوند. کار اصلی باتری ذخیره انرژی الکتریکی و تامین نیاز انرژی الکتریکی یک وسیله دیگر می باشد. باتری ها یکی از مهمترین وسایلی هستن که همیشه و همه جا به نحوی ازش استفاده می کنیم. بدون باتری هیچ کدام از وسایل الکترونیکی مهم روزمره مثل تلفن همراه، لپ‌تاپ، تبلت، پخش‌کننده موسیقی و … کار نمیکنند. بنابراین به دلیل اهمیت زیاد باتری ها تصمیم گرفته ایم که در این مقاله راجع به باتری ها و نحوه عملکردشان توضیحاتی بدهیم و انواع باتری ها را معرفی کنیم.
باتری‌ها انواع گوناگونی دارند و هر کدام از آن ها ویژگی های خاص خود را دارد که سبب می شود بعضی باتری ها ظرفیت بالا و برخی دیگر پایین داشته باشند، برخی از انواع باتری قابل شارژ بوده و برخی دیگر غیر قابل شارژ باشند و… . به این ترتیب برای هر نیاز خاصی یک نوع باتری خاص وجود دارد. انواع مختلف باتری ها از نظر ساختار به صورت زیر می باشند:
۱) باتریهای خشک یا الکالاین (Alkaline):
این نوع باتری‌ها قابل شارژ نیستند. یکی از پر کاربردترین نوع باتری‌ها هستند و انواع گوناگونی دارند. باتریهای لکلانشه و بعضی از باتریهای قلیایی از انواع باتری خشک محسوب میشوند. باتری قلمی معروف‌ترین نوع این باتری‌ها است که در اکثر وسایل الکترونیکی از قبیل: ساعت دیواری، کنترل تلویزیون و… بکار میرود. باتریهای خشک معمولاً برای مدار‌هایی که جریان کمی مصرف میکنند و ایده آل هستند.
قطب
مثبت در باتریهای خشک لکلانشه یک میله‌ی گرافیتی در مرکز باتری است و قطب
منفی آن، لایه‌ی نازکی از فلز روی در اطراف باتری است که معمولاً زیر
پوششی از پلاستیک و یک لایه‌ی حلبی قرار دارد و تا هنگامی که قطب منفی
باتری (که همان فلز روی است)، خورده نشود، از باتری می‌توان جریان کشید و
وقتی که قطب منفی باتری کاملاً از بین رفت، باتری کار نمی‌کند.
۲) باتری Ni-Cd (نیکل کادمیوم):
باتری های نیکل کادمیوم دسته ای از باتری های قابل شارژ هستند که الکترودهای آن از nickel oxide hydroxide و cadmium ساخته شده است و به همین دلیل اسم این باتری ها را Ni-Cd قرار داده اند. در مقایسه با سایر باتری های قابل شارژ، باتری های ni-cd دارای چرخه کار بهتری هستند اما مهمترین مزیت آنها تحویل ظرفیت نامی حتی در نرخ دشارژ بالا است اگرچه این باتری ها دارای قیمت بالاتری نسبت به باتری های سرب اسید هستند و نرخ خود دشارژی این باتری ها بالاست.
به
طور عمده باتری های نیکل کادمیوم در تلفن های بی سیم، روشنایی اضطراری،
کامپیوترها، اسباب بازی ها استفاده میشود. باتری های نیکل کادمیوم بزرگ در
خودروهای الکتریکی، قایق ها، سیستم های برق اضطراری UPS و
استارتر هواپیما استفاده میشود. سلول های نیکل کادمیوم میتوانند با سرعت
های مختلفی شارژ شوند که بستگی به ساختار باتری دارد. جریان شارژ باتری
معمولا متناسب با ظرفیت نامی باتری است و میتواند از ۰٫۱ آمپر ساعت نامی تا
۴ برابر آمپر ساعت نامی باشد که البته بسیار کم مورد استفاده قرار میگیرد.
هرچه که جریان شارژ باتری بیشتر باشد دمای باتری به سرعت بالا میرود. در
دمای ۲۰ درجه سانتی گراد این نوع باتری ها حدود ۱۰ درصد در ماه دشارژ
میشوند اگر میخواهید باتری را به مدت طولانی مورد استفاده قرار ندهید باید
شارژ آن را حدود ۴۰ درصد قرار دهید البته بعضی از کمپانی ها اتصال کوتاه
باتری کاملا خالی را پیشنهاد میکنند که در هوای خنک و خشک نگه داری میشود.
باتریهای نیکل-کادمیوم حدودا بین ۲ تا ۴ برابر گرانتر ازباتری های سرب-اسید هستند. البته بسته به کیفیت و نوع آلیاژ و تکنولوژی ساختباتری ممکن است که این اختلاف بیشتر از ۵ برابر هم بشود. به همین دلیل سرمایه اولیه مورد نیاز برای تهیه نیروی بک آپ از باتریهای نیکل-کادمیومی بسیار بالاتر خواهد بود.
۳) باتری لیتیوم (Li):
باتری
لیتیوم در دو نوع قابل شارژ و غیر قابل شارژ وجود دارد. نوع غیر قابل شارژ
این باتری که به آن باتری لیتیوم می‌گویند، عمر طولانی دارد و خیلی کم
دشارژ میشود بنابراین از آن در ساعت مچی، باتری ماشین حساب و وسایل مشابه
استفاده میکنند. باتری لیتیوم نمونه‌ای از باتریهای قلیایی است. اگر بر
روی یک باتری کلمه‌ی Li درج شده باشد به این معناست که آن باتری، باتری
لیتیوم خشک (غیر قابل شارژ) می‌باشد.
به نوع قابل شارژ باتری لیتیومنیزدو نوع هستند:
الف) لیتیوم-یون (Li-ion):
باتری
Li-ion در تلفن‌های همراه، لپ تاپ‌ها و وسایل مشابه استفاده میشود، چون
این وسایل دائماً در حال استفاده هستند. این باتری‌ها بسیار حساس می‌باشند و
با کوچکترین تغییرات ناگهانی‌ای مانند افزایش و یا کاهش دما و یا کشیده
شدن جریان بیش از حد، منفجر میشوند! (در بعضی از لپ تاپ‌ها این اتفاق رخ
داده است!). تا هنگامی که صفحات داخلی این نوع باتری خورده نشود، می‌توان
این باتری را مورد استفاده قرار داد و آن را شارژ کرد.
ب) پولیمر لیتیوم ـ. یون (Li-Ion polymer):
باتریهای پولیمر لیتیم ـ. یون که گاهی به Li-Poly یا Lipo نیز مشهورند، اساسا شبیه به باتریهای لیتیم ـ. یون هستند. اختلاف اصلی در آن است که پولیمر‌های لیتیم ـ. یون بسیار نازکتر هستند، با اندازه‌هایی به کوچکی یک میلیمتر. باتریهای پولیمر لیتیم ـ. یون بسیار سبک نیز هستند و در برابر شارژ بیش از حد و نشت مواد شیمیایی نیز مقاومترند. اما تولید آنها گرانتر از باتریهایلیتیم ـ. یون تمام میشود و چگالی انرژی پایین تری دارند. باتریهای پولیمر لیتیم ـ. یون بیشتر دروسایل الکترونیکی سبک وزن و گران قیمت مانند گوشی‌های موبایل به کار می‌روند.
۴) باتریهای اسیدی:
سلول باتری سرب- اسید شامل دو قطب مثبت و منفی است که الکترولیت نامیده میشوند و در اسید سولفوریک قرار دارند. در هنگام دشارژر، مولکول‌های سولفور الکترولیت با صفحه سربی ترکیب شده و باعث آزاد شدن الکترون از الکترولیت میشوند و هنگام شارژ مجدد سلول الکترون‌های اضافی آزاده شده مجدداً به الکترولیت باز می‌گردند. یک باتری از این عکس‌العمل شیمیایی برق تولید می‌کند. در واقع برق الکترون‌های جاری است.
در یک باتری معمولی سرب- اسید، هر سلول فارق از اندازه آن، تقریباً ۲ ولت
ولتاژ دارد و وقتی یک بار به باتری وصل شود برق بین قطبهای مثبت و منفی آن
جاری میشود.
نگهداری و توجه در هر زمان که از باتری استفاده میشود ضروری است. استفاده نامناسب از باتری میتواند باعث انفجار شود.