باتری چیست ؟ و انواع آن

باتری چیست ؟

باتری یا پیل الکتریکی (ولتاییک) منبعی از انرژی پتانسیل الکتریکی است .

انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی با یک سری واکنش های شیمیایی درون باتری اتفاق می افتد .

و انرژی پتانسیل الکتریکی در دو سر باتری یا همان قطب ها قابل دریافت می باشد .

انرژی قابل دریافت در قطب‌های باتری به ازای یکای بار الکتریکی را نیروی محرکه الکتریکی (Electromotive force یا emf) باتری می‌گویند .

آن را با واحد اندازه گیری (یکای) ولت (V) می سنجند .

آند : قطب مثبت و کاتد : قطب منفی می نامند .

در زبان عادی و عامیانه مردم به قطب آند و کاتد ، سر مثبت و منفی می گویند .

باتری از یک حلال پروتونی الکترولیت ( اسید سولفوریک ) و دو میله فلزی به نام الکترود تشکیل شده است .

جنس الکترود ها متفاوت است ، اگر جنس آن ها یکی باشند واکنشی رخ نداده و در نتیجه انرژی تولید نمی‌شود .

الکترولیت محلول و رسانای الکتریکی است که بین دو الکترود ارتباط بر قرار می‌کند .

باطری چیست ؟

نحوه عملکرد انواع باتری

 

عملکرد کلیه ی باتری ها تقریباً مشابه یکدیگر است.

هر باتری از یک یا چند سلول کوچک داخلی تشکیل شده‌ است.

به طور معمول برای افزایش جریان ، باتری ها با هم موازی شده و یا برای افزایش ولتاژ ، با هم سری می شوند .

سلول ها هر کدام از دو نیم سلول تشکیل شده است .

نیم سلول ها به صورت سری توسط ماده‌ای الکترولیت شامل یون‌های مثبت و منفی به هم متصل‌اند .

زمانی که باتری را به یک واحد متصل می کنیم یون های منفی از طریق سیم وارد مصرف کننده می شود .

و بعد از ایجاد انرژی در آن (انرژی گرمایی بر اثر عبور از یک مقاومت یا انرژی جنبشی بر اثر القا یا انرژی نور بر اثر پرتاب و…) به سمت یون‌های مثبت حرکت می‌کنند و به تدریج یون‌های مثبت (که در اینجا حفره‌ها هستند) را خنثی می‌کنند .

انواع باتری

بعد از مدتی انرژی باتری کم شده که به دلیل خنثی شدن یون‌های مثبت است .

سپس مقاومت داخلی آن افزایش می‌یابد .

بعد از گذشت مدت زمان ، معمولاً با آمپر باتری دستگاه مشخص می‌شود که باتری به صورت کامل تخلیه شده است .

با کاهش جریان دریافتی از باتری می‌توان مدت زمان کارایی آن را افزایش داد.

انواع باتری و دسته بندی آن ها :

بر اساس نیاز باید از باتری های متفاوتی استفاده کرد .

باتری ها دارای مشخصات گوناگونی هستند که متناسب با شرایط محیطی و الکتریکی آن ها را انتخاب و مصرف کرد .

  1. باتری‌ قلمی و نیم قلمی و…برای مصارف عمومی ساخته شده و این باتری‌ها معمولا ارزان می باشند .
  2. باتری سکه‌ای ( وسایلی همچون ساعت و … ) و باتری‌های پشتیبان که توانایی مقدار جریان کم را برای مدت زمان خیلی طولانی تأمین کنند .
  3. باتری‌های سامانه‌های حفاظتی، روشنایی، امنیتی و کنترل که باید دارای عمر و پایداری بالایی باشند .
  4. باتری‌های خورشیدی سیستم شارژ آن ها دارای قوانین تخصصی می باشد .باتری های خورشیدی گران هستند و هرچه جریان دهی این باتری ها بیشتر باشد (یعنی جریان بیشتری تولید کنند) در این صورت اندازه ی این باتری ها بزرگتر شده و قیمت آن نیز افزایش می یابد .
  5. باتری‌های مورد استفاده  در ups و لپ‌تاپ و موبایل که توانایی تأمین یک جریان الکتریکی ثابت برای زمان طولانی را دارند .
  6. باتری‌های اتومبیل، لیفتراک و موتورسیکلت که توانایی ایجاد جریان زیادی را در مدت زمان کوتاه جهت روشن شدن  تأمین می کنند.

باتری‌ها به دو دسته قابل شارژ و غیرقابل شارژ تقسیم‌بندی می‌شوند :

( انواع باتری )

1 . باتری‌های شارژ نشدنی

باتری غیر قابل شارژ

( باتری خشک چیست ؟ )

به باتری‌های غیرقابل شارژ ، سلولهای خشک یا باتری خشک نیز گفته می‌شوند .

الکترولیت این نوع باتری ها جامد می باشند این باتری‌ها قادر به شارژ الکتریکی نبوده و یکبار مصرف هستند .

باتری های خشک معمولاً برای مدارهایی که جریان کمی مصرف می کنند ، ایده آل هستند.

واکنش ها در باتری خشک معمولی بین

ماده آند (قطب مثبت) ( عنصر Zinc یا Alkaline یا Lithium یا Silver )

و ماده کاتد (قطب منفی) (عنصر carbon یا chloride یا copper oxide یا iron disulfide یا manganese dioxide)

با الکترولیتی که محیط بین آند و کاتد را دربر گرفته‌ است تا انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند .

باتری را به روش های مختلف دسته بندی می کنند در ادامه مهمترین روش های دسته بندی گفته شده است .

نام‌گذاری باتری با نام‌های همچون باتری لیتیوم (Lithium) یا باتری Alkaline یا … به دلیل عناصر استفاده در ساخت آن‌ها می‌باشد.

( انواع باتری )

آلکالاین یا قلیایی :

طول عمر بیشتری دارند و می توانند ۸۵ درصد از ظرفیت خود را پس از پنج سال ذخیره حفظ کنند .

باتریهای قلیایی کمتر نشت می کنند و در محدوده گسترده ای از دمای محیط می توانند کار کنند  .

( انواع باتری )

 باتری لیتیمی :

باتری های لیتیم از لیتیم در حالت فلزی آن استفاده می کنند تا به یک چگالی انرژی بسیار بالا دست پیدا کنند .

در نتیجه مدت عمل طولانی و طول عمر نگهداری (در قفسه ) زیادی دارند .

باتری های لیتیم می توانند پس از پنج سال عدم استفاده تا ۹۷ درصد از ظرفیت اسمی خود را حفظ کنند .

باتری های لیتیم بهترین جایگزین برای باتری های قلیایی استاندارد دوربینهای دیجیتال ، دستگاهای پخشMP3 و سایر وسایل الکترونیکی هستند .

همچنین از آن در ساعت مچی ، باتری ماشین حساب و وسایل مشابه استفاده می کنند.

باتری لیتیم نمونه ای از باتری های قلیایی است .

افزایش مقاومت الکتریکی در باتری به دلیل نفوذ مادهٔ کاتد (منفی) به داخل مادهٔ آند رخ می‌دهد.

در برخی از مواقع می‌توان با گرم و سرد کردن باتری یا زدن ضربه، مسیرهای جدیدی را برای عبور جریان ایجاد کرده و مقاومت آن را مقداری کم کرد.

در باتری فرسوده مقاومت داخلی به قدری زیاد است که با عبور جریان، ولتاژ دو سر باتری به سرعت افت می‌کند و باتری قابلیت تأمین انرژی الکتریکی مفید را ندارد.

2 . باتری‌های شارژشدنی

انواع باتری

پس از تمام شدن شارژ می توان با عبور جریان در جهت مخالف ، به صورت الکتریکی شارژ کرد.

این باتری ها به نام باتری های ذخیره یا باتری شارژی نیز شناخته می‌شوند.

عمر این باتری بیشتر از ۵ سال است و بارها می‌توان آن‌ها را شارژ و دشارژ کرد .

باتری های شارژ شدنی نیز شامل :

  • نیکل ـ کادمیم(Ni-cd) یا( nickel-cadmium )
  • باتری های هیبرید نیکل ـ فلز(NّiMH) یا( nickel-metal hybride )
  • باتری های لیتیم ـ یون(Lithium-Ion )
  • پولیمر لیتیم ـ یون(Li-Ion polymer )

از این باتری‌ها برای مقاصد زیر استفاده می‌شود:

  1. باتری‌های نیروگاهی (GROE-OGI-OPZS-FNC)
  2. باتری‌های آنتن‌های مخابراتی باتری‌های مخابراتی NET Power-power
  3. باتری‌های مورد استفاده در سامانه‌های ریلی و مترو
  4. باتری‌های مورد استفاده در پروژه‌های نفت، گاز و پتروشیمی (FNC)
  5. باتری‌های خورشیدی (Solar.bloc)
  6. باتری‌های مورد استفاده در ups
  7. باتری‌های منابع تغذیه (SLA – VRLA)
  8. باتری‌های اتومبیل، لیفتراک و موتورسیکلت
  9. باتری‌های سامانه‌های حفاظتی، روشنایی، امنیتی و سامانه‌های کنترل

توان الکتریکی باتری

توانی که هر باتری بر حسب وات فراهم می‌کند، برابر حاصل‌ضرب ولتاژ آن (بر حسب ولت) در حداکثر جریان مجاز آن (برحسب آمپر) می‌باشد.

در کاربردهایی با توان بالا از جمله راه اندازه موتور خودرو، میزان توان‌های تأمین شده در فواصل زمانی کوتاه به بیش از ۱۰۰۰ وات می‌رسد.

در کاربرد کم توان در وسایل الکترونیکی ظریف، مانند سمعک‌ها و ساعت‌های رایانه‌ای، اندازه توان‌های فراهم شده نزدیک چند میلی وات است.

خطرات مربوط به باتری عبارتند از :

  • انفجار
  • نشتی
  • مشکلات زیست محیطی

 

  • انفجار

پدیده انفجار باتری عموماً ناشی از عدم کاربرد یا کارکرد صحیح باتری است .

به عنوان مثال تلاش برای شارژ نمودن مجدد باتری‌های یک بار مصرف یا غیرقابل شارژ، می‌تواند باعث انفجار این منبع انرژی الکتریکی شود.

  • نشتی

در بعضی از باتری‌ها از مقوا ، فلز روی و مواد شیمیایی استفاده می‌شود.

واکنش شیمیایی درون باتری باعث نشت مواد شیمیایی داخل به بیرون شده و ایجاد خوردگی در قطعات فلزی دستگاه‌ها که اطراف باتری قرار دارند می‌نماید .

  • مشکلات زیست محیطی

با افزایش مصرف باتری‌ها و کاربردهای گسترده آن افزایش زباله‌های صنعتی کالا را به همراه داشته‌ است .

تولید کنندگان باتری از مواد شیمیایی خطرناک برای پیدایش کارایی بهتر باتری‌های ساخته شده خود بهره می برند.

باتری‌های روی-کربن برای محیط زیست خطرناک‌ بوده و پس از استفاده نباید همراه با بقیه‌ی ضایعات خانگی دفع شوند .

باتری قابل شارژ

نخستین باتری تاریخ

 اصطلاح باتری چیست ؟

از نظر تاریخی باتری چیست ؟ کلمه “باتری” برای توصیف “مجموعه ای از اشیا مشابه که برای انجام یک کار باهم دسته بندی شدند” استفاده می شد ؛

مانند یک باتری توپخانه.

در سال ۱۷۴۹ ، بنجامین فرانکلین برای اولین بار از این اصطلاح برای توصیف یک سری از خازن هایی که برای آزمایش الکتریکی خود بهم مرتبط کرده بود ، استفاده کرد.

اختراع باتری چیست ؟

در سال ۱۷۸۰ ، فیزیکدان ، پزشک ، زیست شناس ، و فیلسوف ایتالیایی “لوگی گالوانی” یک قورباغه را که به قلاب برنجی ای متصل بود را تشریح می کرد.

هنگامی که پای قورباغه را با یک تیغ جراحی فلزی لمس کرد ، پا تکانی ناگهانی خورد.

گالوانی نظریه داد که آن انرژی از خود پا آمده اما همکار دانشمندش “الساندرو وولتا” عقیده دیگری داشت.

وولتا فرض کرد که تکان ناگهانی پای قورباغه در حقیقت ناشی از فلزات خیس در مایع بوده است.

او آزمایش را به جای جسد قورباغه ، با استفاده از لباس خیس شده در آب نمک  تکرار کرد که منجر به ولتاژی مشابه شد.

وولتا یافته های خود را در سال ۱۷۹۱ منتشر کرد و سپس اولین باتری “پیل وولتا” را در سال ۱۸۰۰ ساخت.

اولین باتری قابل شارژ

انواع باتری

در سال ۱۸۵۹ ، فیزیکدان فرانسوی گاستون پلنت ، یک باتری را با استفاده از دو ورق نورد سرب که در اسید سولفوریک غوطه ور بود، ساخت.

با تغییر جریان الکتریسیته از طریق باتری ، شیمی به حالت اولیه خود باز می گردد،بنابراین اولین باتری قابل شارژ را ایجاد می کند.

بعدها، در سال ۱۸۸۱، کامیل الفونس فور ، طراحی صفحات را با تشکیل ورق های سرب به صفحات بهبود داد.

این طراحی باتری را ساده تر ساخت و از باتری اسید سرب در خودروها استفاده گسترده ای شد.

 

1 دیدگاه دربارهٔ «باتری چیست ؟»

دیدگاه‌ خود را بنویسید

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

اسکرول به بالا