باتری شارژی و همه چیز در مورد آن

باتری‌ قطعه‌ایست که امروزه بخاطر استفاده وسیع و گسترده آن، جزء جدایی ناپذیر زندگی ما شده است. به کار رفتن باتری در دستگاه‌های مختلفی که قابل حمل یا ثابت هستند، و همچنین ابزار و وسایل کوچک و بزرگی که قابلیت استفاده از کابل برق را ندارند، باعث ایجاد تنوع و استفاده از تکنولوژی‌های به روز در این قطعه مهم شده است؛ از باتری‌های قلمی غیرقابل شارژ قدیمی تا باتری‌های قابل شارژ امروزی و باتری‌های کتابی، باتری‌های اسیدی و اتمی. با ما همراه باشید تا در مورد این قطعه کاربردی و مهم در عصر امروز بیشتر بدانیم.

در مورد باتری شارژی

در مورد باتری غیر قابل شارژ

نام گذاری باتری‌ها بر اساس شکل و طرح آنها و یا بر اساس مواد تشکیل دهنده آنهاست. باتری‌های غیرقابل شارژ هم همانند باتری‌های قلمی قدیمی به این دلیل که امکان شارژ مجدد ندارند به این نام خوانده می‌شوند و با یکبار استفاده انرژی آن‌ها تمام می‌شود و در بخش زباله‌های الکترونیکی قرار می‌گیرند. در مقاله همه چیز درباره باتری قلمی نیز می‌توانید اطلاعات بیشتر در مورد باتری‌های قلمی بدست آورید. این باتری‌ها را به باتری خشک یا سلول های خشک و یا سلول‌های اولیه (Primary Cell) نیز می‌نامند. باتری‌های روی-کربن ZnC از جمله اولین باتری‌های سلول خشک هستند.

روند تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی در این باتری‌ها بر اثر واکنش بخش آند (همان قطب مثبت باتری که از عناصر روی یا آلکالین یا لیتیوم  یا نقره است) و بخش کاتد (همان قطب منفی که از عناصر کربن یا کلرید یا اکسید مس یا آهن دی سولفات یا منگنز دی اکساید است)، با الکترولیتی که محیط بین آند و کاتد را دربر گرفته‌است صورت میگیرد.

باتری‌های غیرقابل شارژ

در مورد باتری شارژی

باتری‌های قابل شارژ یا Rechargeable battery پس از دشارژ یا تمام شدن شارژشان مجددا قابلیت شارژ دارند و عمر متوسط آنها بیشتر از پنج سال است که قابلیت بارها شارژ و دشارژ شدن را دارند. باتری‌های قابل شارژ دارای انواع مختلفی همچون باتری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر هستند که در گوشی‌های موبایل و بسیاری از لوازم دیجیتال به کار می‌روند. باتری‌های قابل شارژ از نظر صرفه اقتصادی و محیط زیستی بسیار مفیدتر و بصرفه‌تر هستند. این باتری‌ها برای سال‌ها قابل استفاده هستند و با تولید زباله کمتر، آسیب بسیار کمتری را به محیط زیست وارد می‌کنند. البته در هنگام خرید این باتری‌ها دارای هزینه بیشتری نسبت به باتری‌های یکبار مصرف هستند، اما طی سالها هزینه اولیه چندین برابر به مالک برمیگردد.

این باتری‌ها از پیل‌های الکتروشیمیایی هستند که از لحاظ الکتریکی قابلیت شارژ مجدد را دارند. پس از اتصال این باتری‌ها به جریان برق از طریق آداپتور و یا شارژر، در حین شارژ ماده فعال مثبت در این باتری‌ها اکسید شده و در اثر تولید و مصرف انرژی، جریان در باتری ایجاد می‌شود. وجود الکترولیت هم داخل باتری به عنوان بافر ساده برای جریان یونی بین الکترودها استفاده می‌شود.

در مورد باتری‌های قابل شارژ

انواع باتری شارژی

۱- باتری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر Lithium-Ion Battery Li-Ion ،  Lithium Polymer Li-Poly

هنگامی که یک باتری لیتیوم یونی دشارژ میشود، یون های لیتیوم از سمت الکترود منفی – آند به سمت الکترود مثبت – کاتد حرکت می‌کنند و هنگامی که این باتری‌ها در حال شارژ هستند یون‌ها به جهت مخالف حرکت می‌کنند که الکترود منفی به کاتد تبدیل می‌شود در حالیکه الکترود مثبت به آند تبدیل میشود.

باتری لیتیوم پلیمر هم از خانواده باتری‌های قابل شارژ است که دارای یک پوشش پلیمری نرم است برخلاف باتری‌های لیتیوم- یون استوانه‌ای و منشوری که دارای قاب فلزی هستند، سلول‌های لیتیوم پلیمر دارای قاب انعطاف‌پذیر و از جنس ورقه پلیمری هستند و در نتیجه این سلول‌ها انعطاف‌پذیری بیشتری دارند. این سلول‌ها از سلول‌های استوانه‌ای معادلشان با ظرفیت یکسان سبک تر هستند. باتری‌های گوشی موبایل هم به دلیل سبک و قابل شارژ بودن، اکثرا از نوع لیتیوم یون یا پلیمر هستند.

۲-باتری های نیکل متال هیدرید Nickel–metal hydride battery

این باتری‌ها از نوع قابل شارژ هستند که به باتری‌های نیکل کادمیومی شبیه هستند اما دو تا سه برابر ظرفیت بیشتری دارند. در این باتری‌ها الکترود مثبت از جنس نیکل اکسی هیدروکسید و الکترود منفی از جنس آلیاژ جذب‌کننده هیدروژن استفاده شده‌است.

۳-باتری های نیکل کادمیومی NiCd:

این باتری‌ها هم از نوع باتری‌های قابل شارژ هستند که الکترودهای آنها از جنس نیکل و کادمیوم است. این باتری‌ها دارای چرخه کار بهتری هستند و حتی در کمترین میزان شارژ، قادر به تحویل ظرفیت آنی هستند. در این باتری‌ها اکسید نیکل و کادمیوم بکار رفته است و هیدروکسید پتاسیم محلول اصلی الکترولیت این باتری است. دراین باتری‌ها با تعداد دفعات شارژ و دشارژ از قابلیت باتری و چرخه کاری آن خیلی کمتر کاسته می‌شود.

عملکرد باتری شارژی

هر باتری از سه بخش آند، الکترولیت و کاتد تشکیل شده است که در انواع مختلف باتری، مواد شیمیایی متفاوتی در این سه بخش استفاده شده است. همانطور که اشاره شد به طور کلی در باتری‌ها الکترون‌ها از سمت آند به کاتد خارج می‌شوند. اگر باتری از نوع غیرقابل شارژ باشد با اتمام روند خروج الکترون از آند به کاتد انرژی باتری تمام می‌شود اما در باتری‌های قابل شارژ با وصل شدن باتری به یک منبع شارژ، درون باتری جریان الکتریکی مجددا شارژ می‌شود.

 در حین شارژ، ماده فعال مثبت اکسید می‌شود و الکترون تولید می‌کند و ماده منفی کاهش می‌یابد و الکترون مصرف می‌کند. این الکترون‌ها موجب ایجاد جریان در مدار خارجی می‌شوند. الکترولیت ممکن است به عنوان یک بافر ساده برای جریان یون داخلی بین الکترودها عمل کند، همانند سلول های لیتیوم-یون و نیکل-کادمیم، یا ممکن است یک شرکت کننده فعال در واکنش الکتروشیمیایی مانند سلول های سرب-اسید باشد.

انرژی مورد نیاز برای شارژ شدن باتری های قابل شارژ، معمولاً از یک شارژر باتری و با استفاده از برق AC تامین می شود. گفتنی است ولتاژ منبع باید بیشتر از ولتاژ باتری باشد تا جریان را مجبور کند به آن وارد شود، البته نه خیلی بیشتر، چرا که ممکن است به باتری آسیب برساند.

از چند دقیقه تا چند ساعت طول می‌کشد تا باتری توسط شارژر شارژ شود. شارژرهای کُند و با نرخ پایین معمولاً ۱۴ ساعت یا بیشتر طول می‌کشد تا باتری را به شارژ کامل برسانند. اما شارژرهای فست معمولاً بسته به مدل، باتری‌ها را در مدت دو تا پنج ساعت شارژ می‌کنند، که حتی سریع‌ترین آن‌ها فقط پانزده دقیقه طول می‌کشد. سریع‌ترین شارژرها معمولاً از فن‌های خنک‌کننده استفاده می‌کنند تا سلول‌ها را از داغ شدن بیش از حد محافظت کنند. در برخی باتری‌های فست شارژ به منظور حفاظت از باتری سنسور دما قرار داده شده است که این سنسور یک یا چند ارتباط الکتریکی اضافی دارد.

شیمی‌های مختلف باتری و انواع گوناگون آن به طرح های شارژ متفاوتی نیاز دارند. به عنوان مثال، برخی از انواع باتری‌ها را می‌توان به طور ایمن از یک منبع ولتاژ ثابت شارژ کرد. انواع دیگر باید با یک منبع جریان تنظیم شده، شارژ شوند که با رسیدن باتری به ولتاژ شارژ کامل، کاهش می‌‎یابد. شارژ نادرست باتری می تواند به باتری آسیب برساند. در موارد استفاده شدید، ممکن است باتری‌ها بیش از حد گرم شوند، آتش بگیرند یا محتویات آنها به صورت انفجاری تخلیه شود.

گوشی جانبی اینستاگرام

همچنین ببینید

درباره باتری پاوربانک

درباره باتری پاوربانک بیشتر بدانیم!

نیاز افراد به دستگاه‌های دیجیتال روز به روز بیشتر می‌شود. این مصرف مداوم، کاربران را …

دیدگاهتان را بنویسید

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