انواع باتری
نوعهای مختلفی از باتری با پیکربندیهای متنوع در دسترس هستند. با اختراع تجهیزات الکترونیکی مصرفکننده جدید، خودروهای برقی، نیازهای ذخیرهسازی انرژی تجدیدپذیر، کاربردهای فضایی و نظامی، انرژی باتری امروزه مانند غذا مصرف میشود. اگر به دور خود بنگریم، مجموعهای از باتریها در تقریباً همه دستگاههایی که داریم پنهان شدهاند، از جمله ساعتهای دیواری، تلفنهای همراه، لپتاپها، ساعتهای دستی، ماشینحسابها، مبدلها، مجفف مو، ماشینآلات آرایشی، اسباببازیها و بسیاری دیگر. باتریها با جدا کردن دستگاهها از منبع تغذیه، آنها را قابل حمل میکنند. باتریهای امروزی عمر طولانی و ظرفیت ذخیرهسازی انرژی بالایی دارند. بانکهای برق قابل حمل برای سفرهای طولانی گزینههای ضروری شدهاند. باتریها در اندازهها و شکلهای مختلفی مانند دکمهای، مسطح، دایرهای و مستطیلی موجود هستند. باتریها هم از نوع غیرقابل شارژ (باتریهای اولیه) و هم از نوع قابل شارژ (باتریهای ثانویه) هستند. در حالی که باتریهای اولیه پس از فرسودگی دوباره شارژ نمیشوند، باتریهای ثانویه میتوانند بارها شارژ شوند. با این حال، باتریهای اولیه ارزانتر، کوچکتر، سادهتر در استفاده و عمر طولانیتری نسبت به باتریهای ثانویه دارند.
از آنجا که باتریها در اندازهها، مواد شیمیایی و شکلهای مختلفی وجود دارند، اینها با یک سامانه نامگذاری خاص توسط مؤسسات IEC و ANSI به منظور درک مشخصات آنها بر اساس نیازهای ما ارائه شدهاند. به عنوان مثال، یک باتری نوع AA 1.5V را در نظر بگیرید.
همانطور که میبینیم، آن AA LR6 1.5V میگوید. حال بیایید بفهمیم این نام یا کد چه معنا دارد. در اینجا
LR6 در اینجا کد اندازه IEC است که L نشاندهنده سیستم سری الکتروشیمیایی یعنی باتری القایی/MnO2 و R6 نشاندهنده ابعاد فیزیکی است. یک پیکربندی R6 به معنای باتری دایرهای با ارتفاع کلی حداکثر 50.5 میلیمتر و قطر حداکثر 14.5 میلیمتر است.
AA یک نامگذاری ANSI برای باتریهای با پیکربندی LR6 است.
مثال دیگری از یک باتری دکمهای را در نظر بگیرید
آن CR2025 میگوید. این کد IEC است که در آن C نشاندهنده سیستم لیتیوم، R نشاندهنده دایرهای است، 20 نشاندهنده قطر 20 میلیمتر باتری و 25 نشاندهنده ارتفاع 2.5 میلیمتر است. برای اطلاعات بیشتر به کدهای ANSI و IEC برای باتریها مراجعه کنید.
نوعهای باتری
سلولهای اولیه یا باتریهای اولیه
اینها پس از فرسودگی دوباره شارژ نمیشوند. مزایای سلولهای اولیه شامل اندازه کوچک، در دسترس بودن در شکلهای مختلف مانند استوانهای، دکمهای، مستطیلی و مسطح، داشتن چگالی قدرت بالا، عمر نگهداری طولانی، سطح پایین خروجی و قابلیت حمل هستند. کاربردهای بیشمار آنها شامل ساعتها، ساعتهای دیواری، دستگاههای پزشکی، رادیو و دیگر دستگاههای ارتباطی، کاربردهای نانو، چیپهای حافظه و بسیاری دیگر است.
اگر سلول اولیه شامل الکترولیت مایع نباشد، آن را «سلول خشک» مینامند. یک سلول خشک شامل الکترولیت چسبیده است. شکل بالا برش مقطعی یک باتری روی کربن روی را نشان میدهد.
برخی از انواع مختلف باتریهای اولیه و کاربردهای آنها در زیر بحث شدهاند :
سلول یا باتری روی کربن/الکالین/MnO2
یکی از اولین اشکال سلول خشک یعنی سلول روی کربن یا سلول لوکلانچ تقریباً یک قرن مورد استفاده بوده است. اما اکنون با استفاده تجاری از باتریهای اولیه جدید مانند دارای الکالین/MnO2 به عنوان کاتد که ظرفیت و چگالی انرژی بالاتر و عمر نگهداری طولانیتری دارند، منسوخ شده است.
باتریهای اکسید جیوه
استفاده از باتریهای اکسید جیوه به دلیل تأثیرات خطرناک جیوه بر محیط زیست بسیار محدود است. این باتریها شامل آنودهای روی/کادمیوم با اکسید جیوه به عنوان کاتد هستند. این باتریها به صورت استوانهای، دکمهای کوچک و مسطح در دسترس هستند. کاربردهای آنها شامل منابع انرژی با قدرت کم در ماشینحسابها، رادیوهای قابل حمل، ساعتها، دوربینها و غیره است.
باتریهای اکسید روی-نقره
اینها در طراحی شبیه به باتریهای اکسید جیوه هستند اما دارای چگالی انرژی بالاتری هستند. آنها در دمای پایین عملکرد بهتری دارند. عموماً به صورت باتریهای دکمهای استفاده میشوند و کاربردهای آنها شامل تجهیزات عکاسی، ساعتهای الکترونیکی، دستگاههای کمک به شنوایی و غیره است.
باتریهای روی-هوا
باتریهای فلز-هوا به دلیل چگالی انرژی بالا در صنعت باتری توجه زیادی را جلب کردهاند. همچنین نیازی به کاتد فعال ندارند. با این حال، عمر نگهداری کوتاه و حساسیت به عوامل خارجی مانند دما و رطوبت محدودیتهایی برای استفاده از آنها ایجاد میکند. کاربردهای آنها شامل الکترونیک، سیگنالدهی و کاربردهای ناوبری است.
باتریهای لیتیوم
مزایای باتریهای لیتیوم شامل چگالی انرژی بالاترین، عمر نگهداری طولانی و قابلیت عملکرد در محدوده دمایی گسترده است. کاربردهای آنها شامل دوربینها، ساعتها، ساعتهای دیواری، ماشینحسابها و سایر کاربردهای با مصرف انرژی کم است.
باتریهای ثانویه
این باتریها پس از خالی شدن میتوانند دوباره شارژ شوند. به عنوان مثال شارژ باتریهای تلفن همراه یا لپتاپ. امروزه باتریهای ثانویه یا قابل شارژ همهجا حضور دارند. اینها به عنوان منابع انرژی پشتیبان در UPS، مبدلها و منابع انرژی ثابت در یک سو و به عنوان منبع اصلی برای کاربردهای مصرفکننده بیشمار مانند تلفن همراه، لپتاپ، چراغ قوه، چراغهای اضطراری و غیره استفاده میشوند.
برخی از انواع باتریهای قابل شارژ و کاربردهای آنها در زیر بحث شدهاند :
باتریهای سرب-اسید
این باتریها معمولاً در مبدلها، خودروهای برقی، آتشزا، انرژی اضطراری و کاربردهای باتری خورشیدی استفاده میشوند. این باتریها حدود 40-45٪ از فروش باتری در سراسر جهان را تشکیل میدهند. در زیر برخی از انواع باتریهای سرب-اسید بر اساس ساختار و کاربردها آورده شده است :
