انواع باتری از گذشته تاکنون

انواع باتری از گذشته تاکنون

باتری بخش جدایی ناپذیر زندگی ما شده است. و همه ما روزانه با انواع باتری (باتری گوشی‌های هوشمند، ماشین، لپ تاپ، وسایل خانگی و …) سر وکار داریم.

انواع باتری از زمان اختراع آن تاکنون، با انرژی قابل حملی که تولید می‌کند؛ زندگی را برایمان آسان تر کرده است. در مقاله تاریخچه باتری برقی، سیر تکامل باتری را گفتیم. و در این مطلب به معرفی انواع باتری می‌پردازیم. با باتری بازار همراه باشید.

 

انوع باتری

انواع باتری

همه باتری‌ها با تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی، برق تولید می‌کنند. اما هر وسیله‌ای، نوع خاصی باتری با ولتاژ و ویژگی‌های خاص خود را نیاز دارد. از این رو، انواع باتری از نظر ساختار و کاربرد در بازار وجود دارد؛ که در ادامه هر کدام را به تفکیک توضیح خواهیم داد.

 

دسته بندی اصلی انواع باتری

به طور کلی باتری‌ها یا پیل‌ها را، به دو نوع باتری اولیه و باتری ثانویه تقسیم می‌کنند. اما به طور دقیق‌تر، باتری‌ها چهار نوع اصلی دارند: باتری اولیه، باتری ثانویه، باتری سوختی و باتری یدک.

 

1-باتری اولیه (پیل غیر قابل شارژ)

پیل اولیه به آن دسته باتری‌هایی می‌گویند که قابلیت شارژ نداشته و به اصلاح یکبار مصرف هستند. زیرا وقتی انرژی ذخیره شده در آن‌ها به پایان می‌رسد، نمی‌توان دوباره از آن‌ها استفاده کرد. مثل باتری‌های قلمی معمولی در وسایل خانگی کوچک، اسباب بازی‌ها و …

باتری یکبار مصرف

باتری‌های اولیه به دلیل قطبیده شدن، بعد از مدتی غیر قابل استفاده می‌شوند.

 

 

انواع باتری اولیه

 

باتری روی-کربن (Leclanche buttery)

باتری روی-کربن

باتری روی کربن یا لکلانش، یک باتری خشک است. یعنی الکترولیت به کار رفته در آن خشک (خمیر مرطوب شده) است. باتری روی کربن، اولین باتری خشکی بود که حدود یک قرن پیش به تولید انبوه رسید. در گذشته این باتری را به نام قوه می‌شناختند. باتری روی کربن 1.5 ولت جریان DC تولید می‌کند. و در وسایلی مثل ساعت دیواری، رادیو و چراغ قوه کاربرد دارد.

 

باتری آلکالاین (alkaline buttery)

باتری آلکالاین 

باتری قلیایی آلکالاین یا باتری آلکالین نوعی باتری خشک اولیه است. که امروزه به جای باتری روی کربن مورد استفاده قرار می‌گیرد. این باتری نسبت به دیگر باتری‌های خشک، چگالی بیشتری دارد. به همین خاطر عمر بیشتری خواهد داشت. باتری آلکالاین در وسایلی مثل رادیو، چراغ قوه و پخش کننده‌های موسیقی کاربرد دارد.

 

باتری لیتیومی (Lithium buttery)

باتری لیتیومی

باتری‌هایی لیتیومی به شکل سکه‌ای هستند. و ولتاژی حدود 3 ولت تولید می‌کنند. باتری‌های لیتیومی، سبک‌تر، کوچک‌تر، قوی‌تر و دارای طول عمر بیشتری نسبت به باتری‌های روی، قلیایی و منگنز هستند. همچنین باتری لیتیومی حساسیت دمایی ندارد.

باتری لیتیومی

این باتری‌ها در شرایط استاندارد، حدود 10 سال عمر می‌کنند. باتری لیتیومی سکه ای در بسیاری از وسایل خانگی، پزشکی، ماشین حساب‌ها، انواع ساعت‌ها و دیگر وسایل کم مصرف کاربرد دارد.

 

باتری جیوه اکسید (oxide mercury buttery)

باتری جیوه اکسید

این باتری خشک به دلیل خطرناک بودن جیوه، کاربرد بسیار محدودی دارد. آند این باتری،روی و کاتد آن اکسید جیوه است

 

باتری نقره اکسید (oxide silver buttery)

باتری نقره اکسید

باتری نقره اکسید، شبیه باتری‌های اکسید جیوه‌ است؛ اما با چگالی بالاتر. این باتری‌ها کم توان اما با ظرفیت بالایی هستند. و حدود 1.5 ولت ولتاژ دارند. پیل نقره اکسید آب بندی عالی، ولتاژ خروجی ثابت و چگالی بالایی دارد.

باتری نقره اکسید به دلیل گران بودن فلز نقره، کاربرد کمی دارد. از این باتری در ساعت‌های الکتریکی، دستگاه‌های IOT، سمعک و دیگر وسایلی که به دقت بالا نیاز دارند، استفاده می‌شود.

 

باتری روی هوا (zinc air buttery)

باتری روی هوا

باتری روی هوا، نوعی باتری اولیه قابل شارژ است. زیرا این باتری به وسیه واکنشی که با هوا می‌دهد، ولتاژی حدود 1.65 تولید می‌کند. این باتری چگالی بالایی دارد،و هیچ کاتد فعالی نیز ندارد. با این وجود به دلیل ماندگاری پایین و حساسیت محیطی بالای آن، کاربرد محدودی دارد.

باتری روی هوا

از باتری روی هوا در صنایع الکترونیک، سیگنالینگ و پیمایش استفاده می‌شود.

 

 

2-باتری های ثانویه (پیل قابل شارژ)

باتری‌های قابل شارژی که در گوشی‌های هوشمند، ساعت‌های هوشمند، وسایل و تجهیزات نظامی، دوربین‌ها و… وجود دارد، همگی باتری ثانویه هستند. مسلم است که قیمت باتری‌های ثانویه بیشتر از پیل‌های اولیه است. اما به دلیل طول عمر بالایی که یک باتری ثانویه دارد، این قیمت بالا منطقی است.

 

انواع باتری ثانویه

 

باتری سرب اسید (buttery Lead Acid)

باتری سرب اسید

اولین و متدلول ترین پیل ثانویه، سرب اسید است. از این نوع باتری ثانویه در مصارفی که نیاز به ذخیره انرژی زیادی هست، استفاده می‌کنند. مثل باتری وسایل نقلیه، ذخیره انرژی خورشیدی، موتورهای احتراقی، برق اضطراری، اینورترها و …

کیفیت باتری سرب اسید بالاست. وجریان زیادی هم تولید می‌کند. همچنین باتری سرب اسید قابل بازیافت است. اما باید در نگهداری باتری سرب اسید دقت کرد. گرمای زیاد، عمر باتری کاهش داده و ممکن است باعث نشت سرب آن هم بشود.

 

باتری نیکل کادمیم (Ni-Cd buttery)

باتری نیکل کادمیم

باتری شارژی نیکل کادمیم، یک مزیت عالی دارد. این باتری قادر است در مواقعی که از آن استفاده نمی‌شود، شارژ خود را حفظ کند. از دیگر مزیت‌های باتری نیکل کادمیم، طول عمر خوب، درجه حرارت پایین و ایمنی بالا را می‌توان نام برد. اما باتری نیکل کادمیم در کنار این مزیت‌ها، یک ایراد هم دارد. اینکه در طول زمان، ظرفیت این باتری کم خواهد شد. زیرا اگر باتریِ نیکل کادمیم دارای شارژِ اندک، دوباره شارژ شود؛ ممکن است نقطه شارژ مجدد در حافظه باتری نگه داشته شود. این اتفاق باعث می‌‌شود که هنگام رسیدن شارژ باتری به آن نقطه، ولتاژ افت پیدا کند. از این رو بهتر است این باتری را پس از تخلیه کامل دوباره شارژ کنید تا ظرفیت نامی آن حفظ شود.

باتری نیکل کادمیم

از این باتری در استارت‌های صنعتی، کاربرد‌های خورشیدی فتوولتائیک و … استفاده می‌شود.

 

باتری لیتیوم یون (Lithium-ion battery)

باتری لیتیوم یون

باتری شارژی لیتیوم یون، چگالی و عمر بسیار بالا، شارژ زیاد و جریان تخلیه پایینی دارد. و در بسیاری از وسایل الکترونیکی از آن‌ استفاده می‌شود. مثل تلفن‌های هوشمند.

باتری‌ لیتیوم یون یک کیلوگرمی، قادر به ذخیره کردن 150 وات انرژی است. ساز وکار LIB به این صورت است که هنگام تخلیه، یون‌های لیتیوم از الکترود منفی به سمت الکترود مثبت و در جهت مخالف حرکت می‌کنند.

باتری لیتیوم یون

این باتری‌ها نسبت به گرما حساس هستند. و نباید بیش از حد داغ شوند.

 

باتری نیکل هیدرید فلز (NiMH)

باتری نیکل هیدرید فلز

باتری شارژی نیکل هیدرید فلز، ظرفیت و طول عمر بالایی دارد. هر یک کیلوگرم از این باتری، توان ذخیره 100 وات انرژی را دارد.

باتری نیکل هیدرید فلز

مزیت باتری NiMH نسبت به باتری شارژی لیتیوم یون، مقاومت آن در برابر حرارت است. مزیت دیگر این باتری نسبت به سایر باتری‌های شارژی، خود-تخلیه بالای آن است.

 

 

3-باتری سوختی (Fuel cell buttery)

باتری سوختی

سومین دسته از انواع باتری، پیل سوختی است که از آند، کاتد، الکترولیت و کاتالیزگز تشکیل شده است. در این نوع باتری، مواد فعال باتری، توسط یک منبع خارجی تغذیه می‌شوند. پیل سوختی تا زمانی که توسط منبع خارجی تغذیه شود، فعال خواهد بود. و انرژی الکتریکی تولید می‌کند.

واکنش در باتری سوختی، به وسیله واکنش هیدروژن و اکسیژن با غشای تبادل پروتون صورت می‌‌گیرد. و آب، الکتریسیته و حرارت تولید می‌کند. این باتری سه مزیت مهم دارد: حرارت پایین، ایمنی بالا و سازگاری با محیط زیست.

آند سلول سوختی یا باتری سوختی عبارت است از: سوخت‌های گازی یا مایع مانند هیدروژن، هیدروکربن، گاز طبیعی و … به این دلیل که این سوخت‌ها در موتور‌ها استفاده می‌شوند، به این باتری‌ها، سلول سوختی می‌گویند. کاتد پیل سوختی اکسیژن است.

از پیل سوختی در صنعت حمل و نقل، تلفن‌های بی سیم، رایانه‌ها، وسایل تفریحی، قایق‌ها، لیفتراک‌ها و منبع ذخیره برق پشتیبان استفاده می‌شود.

 

 

4-باتری یدک (Reserve Battery)

باتری یدک

در این قسمت از انواع باتری، به معرفی پیل یدک می‌پردازیم. این نوع باتری به باتری اضطراری یا باتری رزرو هم معروف است. در باتری‌های یدک، الکترولیت تا زمانی که باتری کار نکند، جامد است. زمانی که باتری در حالت کارکردن قرار گیرد، الکترولیت شروع به ذوب شدن می‌کند. وقتی الکترولیت به نقطه ذوب برسد، هدایت یونی آغاز شده و باتری فعال می‌شود.

باتری رزرو

پیل یدک، در شرایط سخت محیطی، مدت زمان طولانی غیرفعال و رزرو باقی می‌ماند. به همین دلیل در سیستم‌های تسلیحاتی، باتری وسایل نقلیه، دستگاه های سنجش مثل فشار سنج و زمان سنج و… استفاده می‌شود.

 

انواع باتری یدک

انواع باتری یدک عبارت است از: باتری یدک فعال شده با آب، باتری یدک فعال شده با حرارت، باتری یدک فعال شده با گاز، باتری یدک فعال شده الکترولیتی.

 

 

5-باتری خودروهای برقی (Electrical Vehicle)

باتری خودروهای برقی

باتری خودروهای برقی هم یکی از انواع باتری است. که به آن Electrical Vehicle یا EV می‌گویند. برای ساخت باتری وسایل نقلیه الکتریکی، از باتری ثانویه لیتیوم یون یا لیتیوم پلیمر استفاده می‌شود.

در وسایل نقلیه الکتریکی از دو نوع باتری لیتیوم-یون استفاده می‌‌شود: اکسید فلز و فسفات. در وسایل نقلیه همچون اتومبیل‌‌ها، باتری‌‌های لیتیوم-یون، از نظر خطر شیمیایی و راحتی ایمن‌‌تر هستند.

 

ساختار باتری های EV

ساختار باتری های EV

در حال حاضر، اتومبیل‌‌های الکتریکی به کمک باتری‌‌های لیتیومی حرکت می‌‌کنند. ولتاژ نرمال یک پیل لیتیومی ۳٫۷ ولت است. اما وسیله نقلیه الکتریکی به 300 ولت انرژی نیاز دارد. برای رسیدن به این مقدار ولتاژ و جریان، پیل‌‌های لیتیومی را به صورت سری و موازی ترکیب می‌‌کنند. ترکیب این نوع پیل‌‌های لیتیومی را ماژول می‌نامند. ماژول‌‌ها همراه با یک سیستم مدیریت باتری (BMS) در ارتباط هستند تا از آن‌ها حفاظت کند. شکل زیر ماژول‌‌های پیل لیتیومی نیسان لیف را نشان می‌‌دهد که برای رسیدن به ولتاژ مورد نیاز ساخته شده‌‌اند.(منبع)

 

 

تفاوت باتری اولیه و ثانویه

  • باتری اولیه مقاومت داخلی بالاتر،ظرفیت بالاتر و طراحی کوچک‌تری، نسبت به باتری ثانویه دارد.
  • الکترولیت باتری‌های اولیه معمولا خشک هستند. و الکترولیت باتری‌های ثانویه معمولا مایع هستند.
  • باتری‌های اولیه برای وسایل قابل حمل، مناسب‌تر هستند.
  • باتری‌های اولیه، نگهداری انرژی بهتری دارند.
  • باتری‌های ثانویه برای مصارف طولانی، مناسب‌تر هستند.
  • قیمت باتری‌ اولیه مناسب‌تر است.

 

کدام یک از انواع باتری بهتر است؟

هیچ یک از انواع باتری بر دیگری ارجحیت ندارد. چون کاربرد هر یک متفاوت است. و برای هر وسیله، یک نوع باتری مناسب تر خواهد بود. برای مثال، در وسایل در دسترس، مثل اسباب بازی‌ها استفاده از باتری‌های اولیه گزینه بهتری است. اما در وسایلی که استفاده از آن‌ها طولانی مدت است، باتری‌های ثانویه مناسب‌تر و به صرفه تر خواهند بود.

همچنین برای انتخاب نوع باتری مناسب، علاوه بر نوع اولیه یا ثانویه بودن، به دما و چگالی باتری هم توجه کنید. در زیر هر کدام را توضیح داده‌ایم.

دما: دمای محیطی که باتری در آن قرار می‌گیرد، مهم است. زیرا همه انواع باتری‌ها در دماهای بالا دوام نمی‌آورند. اگر باتری در دمای نامطلوب قرار گیرد، ایمنی آن کاهش پیدا می‌کند. و ممکن است خطر انفجار داشته باشد. برای مثال باتری لیتیوم یون، در دمای 20 تا 45 درجه کارایی دارد.

چگالی: چگالی هر باتری، دوام آن را تا زمان اتمام شارژش نشان می‌دهد. چگالی انرژی، یعنی مقدار کل انرژی ذخیره شده در باتری در واحد حجم.

 

کلام آخر

انواع باتری بر اساس موارد مختلفی دسته بندی می‌شوند. مثل کاربرد، ساختار، مواد اولیه و… در این مقاله سعی کردیم به طور کامل انواع باتری را از نظر ساختار از گذشته تاکنون، بررسی کنیم.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

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

اسکرول به بالا