ساخت باتری های القلیایی عملکرد باتری القلیایی

باتری‌ها امروزه یکی از مهمترین و پرکاربردترین تجهیزات شده‌اند. باتری‌ها در مواردی استفاده می‌شوند که تامین انرژی منظم نیست یا جایی که ولتاژ پایین (یعنی کمتر از ولتاژ تغذیه) لازم است؛ مانند ساعت‌ها، موبایل‌ها و تجهیزات کوچک دیگری که ولتاژ کمتری نیاز دارند، عموماً با باتری کار می‌کنند. مزیت اصلی باتری‌ها این است که می‌توانند شارژ شده و در صورت کاهش قابلیت تأمین انرژی مجدداً استفاده شوند. سلول‌ها واحد باتری هستند و چندین سلول یک باتری را تشکیل می‌دهند. دو نوع اصلی باتری وجود دارد، باتری سرب-اسید و باتری الکالاین.
نخستین باتری الکالاین توسط شرکت Eveready Battery در تورنتو به بازار عرضه شد. این باتری توسط لوئیس اوری که به عنوان مهندس شیمیایی در این شرکت مشغول به کار بود توسعه یافته است.

لوئیس اوری در سال 1949 باتری الکالاین کوچک را توسعه داد. این مخترع در آزمایشگاه تحقیقاتی شرکت Eveready Battery در پارما، اوهایو کار می‌کرد. باتری الکالاین پنج تا هشت برابر عمر طولانی‌تری نسبت به سلول‌های روی-کربن، جانشینان خود دارد.

باتری‌های الکالاین

این باتری‌ها برای غلبه بر وزن و ضعف مکانیکی صفحات سرب معرفی شده‌اند. اصل کار اصلی باتری الکالاین بر اساس واکنش بین روی (Zn) و دی‌اکسید منگنز (MnO2) است. باتری الکالاین به این نام معروف شده است زیرا الکترولیت استفاده شده در آن هیدروکسید پتاسیم، یک ماده کاملاً الکالاین است.

مزایای باتری الکالاین

1. این باتری دارای چگالی انرژی بالا است.

2. این باتری در کاربردهای پیوسته و متناوب به یک اندازه عمل می‌کند.

3. این باتری در نرخ‌های پایین و بالایی از خروجی به یک اندازه عمل می‌کند.

4. این باتری در دمای محیطی و دمای پایین به یک اندازه عمل می‌کند.

5. باتری الکالاین دارای مقاومت داخلی پایین است.

6. این باتری عمر خودکار طولانی دارد.

7. در این باتری نشت کم است.

8. این باتری دارای پایداری بعدی بهتر است.

معایب باتری الکالاین

در عمل، این نوع باتری به جز هزینه بالا هیچ معیبی ندارد.

ساختار باتری الکالاین

بدنه باتری از یک سیلندر فولادی توپر ساخته شده است. این سیلندر شامل تمام مواد باتری است و همچنین به عنوان آند باتری عمل می‌کند. ترمینال مثبت باتری از بالای این سیلندر بیرون می‌آید. پودر دی‌اکسید منگنز (MnO2) با ذرات کوچک سوخت در سطح محیطی داخلی سیلندر توپر مولده شده است. این مخلوط مولده به عنوان مخلوط آند باتری الکالاین عمل می‌کند. سطح داخلی لایه ضخیم مخلوط آند با یک جداکننده کاغذی پوشانده شده است. فضای مرکزی داخل این جداکننده کاغذی با پودر روی و الکترولیت هیدروکسید پتاسیم پر شده است. روی به عنوان آند عمل می‌کند و شکل پودر آن سطح تماس را افزایش می‌دهد. جداکننده کاغذی جذب شده با هیدروکسید پتاسیم الکترولیت را بین آند (MnO2) و آند (Zn) نگهداری می‌کند. یک سوزن فلزی (بهتر است از برنز) در طول محور مرکزی باتری الکالاین جهت جمع‌آوری بار منفی وارد شده است. این سوزن جمع‌آوری بار منفی نامیده می‌شود. این سوزن با یک پوشش فلزی بسته شده در انتهای باتری تماس دارد. یک پوشش پلاستیکی دقیقاً در داخل پوشش فلزی بسته شده قرار دارد و این پوشش پلاستیکی آند فولادی مثبت و پوشش فلزی منفی باتری الکالاین را به صورت الکتریکی جدا می‌کند.

در یک سلول باتری الکالاین، پودر روی به عنوان آند، دی‌اکسید منگنز به عنوان آند و هیدروکسید پتاسیم به عنوان الکترولیت عمل می‌کنند.
نیمه واکنش اول:

نیمه واکنش دوم:

واکنش کلی:

سلول باتری الکالاین برای ولتاژ 1.5 V طراحی شده است. یک سلول الکالاین جدید و ناشارژ شده ولتاژ 1.50 تا 1.65 V را نشان می‌دهد. میانگین ولتاژ در شرایط بارگذاری ممکن است 1.1 تا 1.3 V باشد. سلول AA الکالاین معمولاً برای 700 mA طراحی شده است.
انواع مختلف باتری الکالاین بر اساس پارامترهای مختلف وجود دارد.
بر اساس ترکیب مواد فعال صفحات، چهار نوع باتری وجود دارد. آن‌ها به شرح زیر هستند:

1. نیکل-آهن (یا ادیسون).

2. نیکل-کادمیوم (یا Nife).

3. نقره- روی.

4. باتری آلکوم.

بر اساس روش ترکیب، این باتری‌ها به دو دسته سلول‌های بسته و باز تقسیم می‌شوند.
بر اساس طراحی صفحات، باتری الکالاین به دو نوع بسته جیبی و باز جیبی تقسیم می‌شود.

کاربردهای باتری‌های الکالاین

انواع مختلف این باتری وجود دارد و باتری‌های مختلف برای اهداف مختلف استفاده می‌شوند. مثلاً، باتری‌های نیکل-آهن برای پیشراندن کامیون‌های صنعتی و لوکوموتیوها در معادن استفاده می‌شوند. در شرایط هوایی نیز از این نوع باتری استفاده می‌شود. نوع دیگری از باتری الکالاین باتری نیکل-کادمیوم است که در هواپیماهای تجاری و نظامی برای شروع موتور اصلی استفاده می‌شود. بنابراین می‌توان گفت که باتری الکالاین عمدتاً در وسایل نقلیه متحرک و اهداف صنعتی استفاده می‌شود.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.