باتری چیست و چه کاربردی دارد؟
باتری به وسیله‌ای گفته می‌شود که بتواند در خود مقدار معینی از انرژی را ذخیره کند تا بتوان از دستگاه بدون نیاز به اتصال به برق استفاده کرد. به عبارتی یک قطعه ذخیره سازی الکتریکی می باشد که این انرژی در قطب‌های باتری قابل دریافت است. انرژی قابل دریافت در قطب‌های باتری به ازای واحد بار الکتریکی را نیروی محرکه الکتریکی باتری می‌گویند و آن را با یکای ولت اندازه‌گیری می‌کنند. قطب مثبت باتری را آند و قطب منفی آن را کاتد می نامند. باطری از تعدادی سلول گالوانیکی تشکیل شده است و هر سلول از دو الکترود (آند و کاتد) و یک محلول الکترولیت تشکیل شده است.
در حال حاضر باتری‌هایی که به طور متوسط پنج سال عمر مفید دارند قابل تولید و ارائه می باشند. با پیشرفت تکنولوژی و علم الکترونیک و دیجیتال کاربرد باتری ها بسیار زیاد شده است ، امروزه در اکثر دستگاه های الکترونیکی در صنعت برق، پزشکی، کارخانجات، سازمان ها، بانک ها و... باتری ها حضور دارند و منبع انرژی این وسایل را تامین می کنند .
نحوه عملکرد باتری:
همانطور که قبلا گفتیم هرباتری از یک یا چند سلول کوچک داخلی تشکیل شده است و با اتصال باتری به مصرف کننده یون‌های منفی وارد آن می شوند و بعد از ایجاد انرژی گرمایی در آن به سمت یون‌های مثبت حرکت می‌کنند و به تدریج یون‌های مثبت را خنثی می‌کنند. با خنثی شدن یون های مثبت بیشتر به تدریج انرژی باتری کم شده و مقاومت داخلی آن افزایش می‌باشد در نتیجه با گذشت مدت زمانی که با آمپر ساعت باتری مشخص می‌شود، باتری به صورت کامل تخلیه می‌شود. به طور خلاصه هم زمان با تغییرات شیمیایی که در باطری انجام می شود، انرژی الکتریکی ذخیره و آزاد می شد. در باطری های قابل شارژ که در ادامه به توضیح آن می پردازیم این فرایند می تواند چندین بار تکرار شود.
به دلیل گستردگی باتری ها آن را از دیدگاه های متفاوتی تقسیم بندی می کنند.
تقسیم بندی باتری ها:
باتری‌های نیروگاهی (GROE-OGI-OPZS-FNC)، باتری‌های آنتن‌های مخابراتی باتری‌های مخابراتی NET Power-power، باتری‌های مورد استفاده در سامانه‌های ریلی و مترو، باتری‌های مورد استفاده در پروژه‌های نفت، گاز و پتروشیمی (FNC)، باتری‌های خورشیدی (Solar.bloc)، باتری‌های مورد استفاده در ups، باتری‌های منابع تغذیه (SLA - VRLA)، باتری‌های اتومبیل، لیفتراک و موتورسیکلت، باتری‌های سامانه‌های حفاظتی، روشنایی، امنیتی و سامانه‌های کنترل و...
تقسیم بندی باتری ها از نظر کاربرد:
- باتری‌های خورشیدی که شارژ آن‌ها تابع قوانین خاص است.
- باتری‌های مورد استفاده در. ups و لپ‌تاپ و موبایل که توانایی تأمین یک جریان ثابت برای مدت زمان طولانی را دارند.
- باتری‌های اتومبیل، لیفتراک و موتورسیکلت که می‌توانند جریان زیادی را در مدت زمان کوتاه جهت استارت تأمین کنند.
- باتری‌های سامانه‌های حفاظتی، روشنایی، امنیتی و سامانه‌های کنترل که باید دارای عمر و پایداری بالایی باشند.
- باتری‌های قلمی و نیم قلمی و…(باتری که برای مصارف عمومی ساخته شده‌اند) این باتری‌ها باید ارزان باشند.
- باتری‌ها سکه‌ای و باتری‌های پشتیبان که می‌توانند جریان کمی را برای مدت زمان خیلی طولانی تأمین کنند.
- و…
بطور کلی باتری‌ها به دو دسته قابل شارژ و غیرقابل شارژ تقسیم‌بندی می‌شوند.
باتری های نیروگاهی
باتری ها از لحاظ اندازه و کاربری و مواد سازنده شیمیایی دسته بندی های نسبتا زیادی دارند از جمله موارد زیر :
باتری خشک مانند باتری های قلیایی، باتری نیکل کادمیوم (Ni-Cd)، باتری نیکل متال هیدرید (Ni-MH)، باتری لیتیوم (Li)، باتری اسیدی، سلول های الکترو شیمیایی و باتری خورشیدی، آلکالاین، لیتیوم یون، نیکل کادمیم ،لیتیوم پلیمر، Li-SOCI ,Nickel , Ni-CD انواع باتری ها هستند.
باتری های اسیدی
باتری خشک
باتری های موبایل و تبلت
امروزه گوشی های هوشمند بخش جدایی ناپذیر زندگی ما شده اند، به طوری که بسیاری از ما نمی توانیم زندگی را بدون تلفن های همراه خود تصور کنیم. این حجم نفوذ و وابستگی در مدت زمان کوتاهی رخ داده است. در حقیقت گوشی های موبایل در 20 سال اخیر بیشترین کاربردها را داشته اند. این روند سریه و همه گیر گوشی های هوشمند را به دستگاه های تجملی تبدیل کرده است. اما فارغ از این که دستگاهی تجملی شده اند بخش بزرگی از نیاز های ما را برطرف میکند. در ابتدای اختراع تلفن همراه موضوع مهم برقراری ارتباط و بعد از آن ارسال پیام بود. اما امروزه با پیشرفت تکنولوژی و گسترده شده نیاز های انسان تماس و ارسال پیام حداقل کاریست که یه گوشی هوشمند می تواند انجام دهد.
در دسته بندی دیگری باتری‌ها به دو دسته اولیه (Primary) و ثانویه (Secondary) تقسیم می‌شوند. در واقع در باتری‌های اولیه با مصرف مواد شیمیایی داخل باتری، عمر باتری به پایان می‌رسد و قابل شارژ نیستند.
در حالی‌که باتری‌های ثانویه قابلیت شارژ مجدد دارند. در باتری‌های ثانویه، با وصل کردن باتری که دشارژ شده به جریان الکتریسته، ترکیب شیمیایی مواد داخل باتری با گذشت زمان به حالت اولیه بازگشته و امکان استفاده مجدد از باتری فراهم می‌شود. هرچند عواملی چون خوردگی داخلی، از دست رفتن ماده الکترولیت و مواد فعال داخل باتری، عمر این باتری به مروز زمان کم می شود و به صورت محدود و دفعات مشخصی این نوع باتری‌ها را می‌توان شارژ مجدد کرد.
از باتری های اولیه می توان به موارد زیر اشاره کرد:
Lithium battery، Mercury battery، Aluminium battery، Dry cell
در زیر برخی از باتری های ثانویه نام برده شده است:
Lead-acid battery , Lithium-ion battery , Nickel-cadmium battery, Nickel-iron battery , Nickel metal hydride battery, Nickel-zinc battery , Sodium-ion battery
در حالت کلی باطری ها کارایی صد در صد ندارند. مقداری از انرژی باطری در اثر عواملی مانند گرما و فعالیت های شیمیایی که در زمان شارژ و تخلیه شارژ انجام می دهد هدر می رود. هم چنین عواملی مانند تغییر دمای شدید، لرزش باتری و استفاده مداوم در طول عمر باتری تاثیر گذار هستند.