باتری آلکالاین چیست

باتری آلکالاین چیست؟

باتری آلکالاین یا همان باتری قلیایی در دهه 1960 معرفی شد. و اکنون در حجم بسیار بالا تولید شده و از محبوب‌ترین باتری‌های خانگی در جهان است. باتری آلکالاین در هر دو مدل یک بار مصرف و قابل شارژ  در کنترل از راه دور، اسباب بازی‌ها، دوربین، رادیو، چراغ‌قوه  و … استفاده می‌شود.

 

ساختار اصلی یک باتری آلکالاین

” قلیایی” یک توصیف برای باتری آلکالاین است، زیرا آنها از الکترولیت قلیایی هیدروکسید پتاسیم استفاده می‌کنند.

عناصر اصلی یک باتری قلیایی یا آلکالاین را در شکل زیر می‌بینید.

ساختار اصلی یک باتری آلکالاین
ساختار اصلی یک باتری آلکالاین

همانطور که در تصویر مشاهده می‌کنید عناصر تشکیل دهنده باتری آلکالاین به شرح زیر است:

مواد آندی – معمولاً بر اساس روی.

مواد کاتدی – معمولاً خمیر بر پایه منگنز.

یک جداکننده رسانای یونی که در الکترولیت قلیایی آغشته شده‌است.

یک محفظه فلزی و قطب مثبت.

یک پین جمع‌کننده که به قطب منفی متصل است. در باتری مدل سکه / دکمه ، مواد جمع‌کننده به داخل قطب اعمال می‌شود.

یک واشر برای جدا کردن قطب منفی از محفظه. این اغلب شامل یک دریچه برای آزاد کردن هرگونه فشار ایجاد شده در اثر سوءاستفاده یا سوءعملکرد است.

 

باتری آلکالاین چگونه کار می‌کند؟

به یاد داشته باشید که باتری‌ها دارای یک الکترود منفی یا کاتد و یک الکترود مثبت یا آند هستند. در یک باتری قلیایی، آند “روی” است و کاتد “اکسید منیزیم” است. همچنین باتری‌های قلیایی مدرن در ترکیب کاتدی خود “کربن” دارند. درک واکنش شیمیایی روی و اکسید منیزیم برای درک نحوه کار باتری قلیایی ضروری است.

واکنش‌های شیمیایی به دلیل فعل و انفعالات آنها با یون‌های حاصل از محلول الکترولیت قلیایی هیدروکسید پتاسیم، در آند و کاتد رخ می‌دهد.

در آند روی، برهم‌کنش با یون‌های هیدروکسید پتاسیم باعث تجمع الکترون اضافی می‌شود. این تجمع منجر به اختلاف الکتریکی بین آند و کاتد می‌شود. بعلاوه به دلیل تجمع الکترون‌ها در آند روی  آنها به طور طبیعی تمایل به حرکت در مکان دیگری دارند. در یک باتری قلیایی، این الکترون‌های اضافی باید به سمت کاتد اکسید منیزیم حرکت کنند. این کار به طور پیش‌فرض غیرممکن است زیرا هیچ ارتباط مستقیمی بین آند و کاتد منیزیم وجود ندارد.

اجازه حرکت الکترون‌های اضافی نیاز به ایجاد یک مدار بسته دارد. مانند زمان قرار دادن باتری قلیایی در دستگاه. حرکت الکترون‌ها از آند به کاتد از طریق این مدار بسته، جریان الکتریکی ایجاد می‌کند. به این روش، باتری‌های قلیایی برای دستگاه‌های الکترونیکی جریان برق را تأمین می‌کنند.

 

اندازه باتری‌های آلکالاین

اندازه باتری‌های آلکالاین
اندازه باتری‌های آلکالاین

باتری‌های قلیایی معمولاً به صورت زیر در دسترس هستند:

  • سلول‌های D
  • سلول‌های C
  • سلول‌های AA یا قلمی
  • سلول‌های AAA یا نیم‌قلمی
  • سلول‌های AAAA
  • سلول‌های N
  • سلول‌های 9 ولت
  • سلول‌های دکمه‌ای

استاندارد باتری‌های AA یا قلمی متداول‌ترین نوع باتری سیلندری در جهان به‌شمار می‌روند. باتری‌های AA حدود ۵ سانتی‌متر طول و ۱.۳ سانتی‌متر قطر دارند. امروزه حدود ۶۰ درصد از باتری‌ آلکالاین فروخته‌شده در جهان از نوع AA هستند.

 

باتری‌های قلیایی در مقابل لیتیوم

در مقایسه با باتری‌های لیتیوم، باتری قلیایی ولتاژ بالاتری دارد و جریان سریع برق را برای مواردی مانند فلاش دوربین تهیه می‌کنند. با این حال در هر دو باتری، ولتاژ و ظرفیت mAh با تخلیه باتری کاهش می‌یابد. از طرف دیگر، ولتاژ باتری لیتیوم تا نزدیکی زمان تخلیه کامل، ثابت باقی می‌ماند. به همین دلیل برای وسایلی مانند لپ‌تاپ که به برق پایدار نیاز دارند، بهتر است. اما ولتاژ بیشتر انواع باتری‌های قلیایی قلمی در طول عمرشان ثابت نیست و بسته به میزان شارژ باقی‌مانده تغییر می‌کند.

باتری‌های قلیایی به اندازه باتری‌های لیتیومی ماندگاری  ندارند؛ آنها می‌توانند دو تا سه برابر بیشتر عمر کنند. اما عیب باتری لیتیومی این است که قیمت آن اغلب دو برابر یک باتری قلیایی است و باعث می‌شود استفاده واقعی / منافع هزینه آن زیر سوال برود.

بیشترین کاربرد باتری آلکالاین

بیشترین کاربرد باتری آلکالاین
باتری آلکالاین یا باتری قلیایی

با توجه به هزینه پایین و ماندگاری طولانی باتری آلکالاین که از مزایای عمده آنهاست، این باتری‌ها اغلب برای وسایل قابل حمل استفاده می‌شوند. همچنین می‌توان آنها را به عنوان پشتیبان برق در جایی که شارژ مجدد در دسترس نیست (مانند سیستم آلارم دود) استفاده کرد.

به طور کلی باتری آلکالاین قطعاً به عنوان پیشنهاد اقتصادی و مقرون‌به‌صرفه برای استفاده به عنوان باتری‌های خانگی بوده و یک انتخاب محبوب است.

 

مزایا و معایب باتری آلکالاین

 

  مزایای باتری‌های قلیایی

1- یکی از مزایای باتری‌های قلیایی نسبت به سایر باتری‌های اصلی و باتری‌های قابل شارژ، داشتن چگالی انرژی بالاتر است. به عنوان مثال این باتری دارای چگالی انرژی دو برابر نسبت به باتری‌های روی و کربن دارد. این چگالی بالاتر اجازه می‌دهد تا باتری همان انرژی را تولید کند؛ در حالی که دوام بیشتری نسبت به باتری‌های دیگر دارد.

2- نوع شارژی باتری آلکالاین نیز چهار برابر ظرفیت بیشتری نسبت به باتری‌های معادل نیکل کادمیوم یا هیدرید فلز نیکل دارد.

3- ماندگاری طولانی، یکی دیگراز مزیت‌های باتری قلیایی است. ماندگاری این باتری‌ها بیشتر از باتری‌های دارای الکترولیت نوع کلرید است. باتری آلکالاین می‌تواند تا هفت سال بدون استفاده، طول عمر داشته باشد. و هر ساله فقط حدود پنج درصد از انرژی خود را از دست می‌دهد. این به این معنی است که باتری آلکالاین با وجود استفاده نشدن به راحتی شارژ آن تمام نمی‌شود.

4- مزیت دیگر این است که باتری‌های قلیایی در سرما و گرمای شدید کار می‌کنند. اما باتری‌های کربنی این گونه نیستند و هرچه گرم یا سرد شود، سلول‌های آن از کارایی کمتری برخوردار می‌شوند.

5- فاقد سرب، جیوه و فاقد کادمیوم بودن یکی دیگر از مزایای باتری‌های قلیایی است. این مواد مضر می‌توانند محیط زیست را ویران کنند. در باتری‌های غیر قلیایی برای جلوگیری از آلودگی حتی ممکن است نیاز به دفع آن باتری‌ها باشد. اما لازم نیست نگران دور ریختن باتری‌های قلیایی باشید زیرا انجام این کار هیچ ضرری ندارد. همچنین ترکیبات داخل یک باتری قلیایی به جز تحریکات خفیف، مشکلات جدی در سلامتی ایجاد نمی‌کنند.

مزایای باتری آلکالاین

6- یکی از مزایای باتری‌های قلیایی هزینه مناسب آن است. این باتری ارزان‌تر از انواع دیگر باتری‌هاست. به عنوان مقایسه، استفاده از باتری‌های لیتیومی در دستگاه‌های پرمصرف مانند اسباب‌بازی‌ها، به‌دلیل قیمت بالای این باتری و غیرقابل شارژ بودن، هیچگونه توجیه اقتصادی ندارد.

 

معایب باتری‌های قلیایی

در مقایسه با باتری‌های دیگر، باتری‌های قلیایی معایبی دارند. به عنوان مثال، در مقایسه با باتری یون لیتیوم، باتری قلیایی حجیم‌تر و سنگین‌تر است. توجه داشته باشید که باتری‌های لیتیوم یون دارای چگالی انرژی بالاتری هستند.

از دیگر معایب باتری قلیایی مقاومت داخلی بالا است. مقاومت داخلی بالا باعث کاهش توان باتری می‌شود.

همچنین در باتری آلکالاین احتمال نشت و از بین رفتن الکترونیک وجود دارد. یعنی اگر مدت زیادی در دستگاه باقی بماند، باتری می‌تواند نشت کند، و مواد نشت‌شده می‌تواند باعث خوردگی مدارها شوند.

 

سخن آخر

با توجه به آنچه در تشریح باتری آلکالاین گفته شد، مواد شیمیایی قلیایی که در باتری آلکالاین استفاده می‌شود دارای مزایای مثبت زیادی از جمله هزینه کم، در دسترس بودن، اندازه‌های استاندارد، انرژی زیاد و … است. البته همیشه معایبی نیز وجود دارد. اما مزایای باتری آلکالاین اغلب از این معایب بیشتر است. به همین دلیل باتری قلیایی همچنان یک گزینه محبوب در بازار است.

 

دیدگاه‌ خود را بنویسید

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

اسکرول به بالا