انواع باتری

باتری‌‌ها معمولاً در وسایل خانگی و برای کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. هر باتری برای هدف مشخصی طراحی می‌‌شود و براساس نیاز مورد نظر می‌‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. عمدتاً دو نوع باتری وجود دارد: پیل‌‌های اولیه و ثانویه.

پیل اولیه (باتری‌‌های غیر قابل شارژ)

باتری‌‌های غیر قابل شارژ به عنوان باتری‌‌های اولیه یا پیل اولیه شناخته می‌‌شوند. باتری‌‌های اولیه، آن‌هایی هستند که وقتی انرژی ذخیره شده آن‌ها یک بار به طور کامل استفاده می‌‌شود، نمی‌‌توان دوباره از آن‌ها استفاده کرد. این باتری‌‌ها توسط هیچ منبع خارجی نمی‌‌توانند مجدداً انرژی ذخیره کنند. به همین دلیل است که پیل‌‌های اولیه را باتری‌‌های یک بار مصرف می‌‌نامند.

چند کاربرد پیل‌‌های اولیه به صورت زیر است:

• ساعت و اسباب‌‌بازی‌‌ها
• وسایل خانگی کوچک
• رایانه‌‌های شخصی
• اینورترها و چراغ‌‌های قابل حمل ضروری

انواع باتری های غیر قابل شارژ عبارتند از:

• باتری روی-کربن
• قلیایی
• پیل‌‌های لیتیومی
• پیل‌‌های نقره اکسید
• پیل‌‌های روی-هوا
• باتری روی-کربن

باتری روی-کربن

باتری‌‌های روی-کربن نخستین باتری‌‌های خشک تجاری هستند که نیروی خیلی کمی را تأمین می‌‌کنند و به عنوان پیل خشک شناخته می‌‌شوند. یک میله کربنی در باتری قرار می‌‌گیرد که جریان را از الکترود دی اکسید منگنز جذب می‌کند. این امر می‌تواند ۱٫۵ ولت DC تولید کند. این نوع باتری‌ها در چراغ قوه، رادیو و ساعت دیواری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

باتری آلکالین

باتری آلکالین نیز یک باتری سلولی خشک است که از آند روی و کاتد دی اکسید منگنز تشکیل شده است. باتری آلکالین با قوطی فولادی بسته شده و قسمت بیرونی بخش داخلی با دی اکسید منگنز  پر شده است. الکترولیت روی و هیدروکسید پتاسیم در مرکز باتری وجود دارد. باتری‌های آلکالین نسبت به سایر باتری‌ها چگالی بالاتری دارند. این باتری‌ها معمولاً در پخش‌کننده‌های صوتی، رادیو و چراغ‌ قوه‌ها استفاده می‌شوند.

باتری لیتیومی

باتری‌‌های پیل لیتیومی (Lithium Cell) به شکل سکه‌‌ای یا دکمه‌‌ای به بازار عرضه می‌‌شوند. این باتری‌‌ها مقدار ولتاژ بیشتری (۳ ولت) نسبت به باتری‌‌های روی، قلیایی و منگنز تولید می‌‌کنند. پیل‌‌های لیتیومی کوچک‌تر و سبک‌‌تر هستند و طول عمر بیشتری دارند (تقریباً 10 سال). مقاومت داخلی این باتری‌‌ها بالا بوده و قابل شارژ نیستند. متداول‌‌ترین پیل سکه‌‌ای مورد استفاده در تعدادی از وسایل الکترونیکی، CR2032 است که مقدار ولتاژ خروجی آن ۳ ولت است.

باتری نقره اکسید

باتری‌‌های نقره اکسید (Silver Oxide)، باتری‌‌هایی کم‌توان با ظرفیت بالا هستند. ظاهر این باتری‌‌ها شبیه پیل‌‌های جیوه‌‌ای است و نیرو محرکه الکتریکی (EMF) آن‌ها بیشتر از ۱٫۵ ولت است. کاتد این باتری از نقره اکسید و الکترولیت موجود در داخل آن از پتاسیم یا سدیم هیدروکسید ساخته می‌‌شود. از آنجایی که فلز نقره گران است، این باتری کاربردهای خیلی محدودی دارد.

پیل‌‌های نقره اکسید ویژگی‌‌های بسیار خوبی دارند که عبارتند از:

• آب‌‌بندی منحصر به فرد ساختار این باتری باعث می‌‌شود که در برابر نشت کردن بسیار مقاوم باشد.
• ولتاژ خروجی ثابت داده شده توسط باتری برای تخلیه پایدار مفید است.
• استفاده از آنتی‌‌اکسیدان‌‌ها به چگالی انرژی بالا در باتری کمک می‌‌کند.

از کاربردهای پیل نقره اکسید می‌توان به موارد زیر اشاره کرد؟

• دستگاه‌‌های IOT
• ساعت‌‌های الکتریکی
• ابزار دقیق
• وسایل پزشکی

باتری روی-هوا

باتری روی-هوا (Zinc Air) در مدت 5 دقیقه درست پس از باز شدن به ولتاژهای عملکرد کامل می‌‌رسد. این باتری‌‌ها از نوع باتری‌‌های اولیه با طراحی قابل شارژ هستند. مقدار اکسیژن موجود در هوا به عنوان جرم فعال باتری عمل می‌‌کند. در این باتری، کاتد یک بدنه پرمنفذ است که از کربن ساخته شده و به هوا دسترسی دارد. ولتاژ خروجی این پیل ۱٫۶۵ ولت است. در حین تخلیه، توده‌‌ای از ذرات روی، آند پرمنفذی را تشکیل می‌‌دهد که با الکترولیت اشباع شده است. اکسیژن موجود در هوا با یون هیدروکسیل واکنش داده که منجر به تولید زینکات می‌‌شود. زینکات نیز روی اکسید و آب را تولید می‌کند که به الکترولیت باز می‌‌گردد.

پیل ثانویه (باتری‌‌های قابل شارژ)

باتری‌‌های قابل شارژ به عنوان پیل ثانویه شناخته می‌‌شوند. این نوع باتری‌‌ها را می‌‌توان با وصل کردن به شارژ، بارها و بارها مورد استفاده قرار داد و قبل از اینکه نیاز به تعویض باتری باشد، استفاده‌‌های متعددی از آن کرد. هزینه اولیه باتری‌‌های قابل شارژ معمولاً بیشتر از باتری‌‌های یک بار مصرف است، اما مجموع هزینه مالکیت و اثر زیست محیطی این باتری‌‌ها کمتر است، زیرا می‌‌توان قبل از نیاز به تعویض، آن‌ها را چندین بار به صورت ارزان مجدداً شارژ کرد.

این باتری‌‌ها در موارد زیر مورد استفاده قرار می‌گیرند:

• دستبندهای سلامتی و ساعت‌‌های هوشمند
• کاربردهای نظامی و زیردریایی‌‌ها
• دوربین‌‌ها و ضربان‌‌سازهای مصنوعی

باتری‌‌های ثانویه یا قابل شارژ انواع مختلفی دارند که عبارتند از:

• سرب-اسید
• لیتیوم-یون (Li-ion)
• نیکل-هیدرید فلز (Ni-MH)
• نیکل-کادمیوم (Ni-Cd)

باتری سرب-اسید

سرب-اسید (Lead Acid) یک نمونه خیلی رایج از باتری‌‌های قابل شارژ است. معمولاً برای ذخیره انرژی خورشیدی از این باتری‌ها استفاده می‌‌شود، زیرا کیفیت باتری‌‌های سرب-اسید، آن‌ها را از سایر باتری‌‌ها متمایز می‌‌سازد. این باتری‌‌ها جریان زیادی تولید می‌‌کنند و در اتومبیل‌‌ها مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. هنگامی که باتری از کار می‌‌افتد، می‌‌توان آن را بازیافت کرد. در واقع، حدود 93 درصد سرب باتری برای بازیافت دوباره مورد استفاده قرار می‌‌گیرد تا باتری‌‌های سرب-اسید جدید ساخته شوند.

باتری لیتیوم-یون

از آنجایی که این باتری‌‌ها چگالی توان بالایی دارند، معمولاً در الکترونیک از آن‌ها استفاده می‌‌شود. این باتری‌‌ها می‌‌توانند 150 وات-ساعت انرژی را در یک کیلوگرم از جرم خود ذخیره کنند. هنگام تخلیه، یون‌‌های لیتیوم از الکترود منفی به سمت الکترود مثبت و در جهت مخالف حرکت می‌‌کنند. توجه داشته باشید که داغ شدن باتری می‌‌تواند منجر به آسیب‌‌دیدگی و آتش گرفتن آن شود.

باتری نیکل-هیدرید فلز

ماده این باتری‌‌ها میان‌‌فلزی است. این نوع باتری‌‌ها طول عمر خوب و ظرفیت جریان بالایی دارند و می‌‌توانند 100 وات-ساعت انرژی را در یک کیلوگرم ذخیره کنند. همچنین، از نظر حرارتی نسبت به باتری‌‌های لیتیوم-یون مقاوم‌‌ترند. خود-تخلیه این باتری‌‌ها نسبت به سایر باتری‌‌ها بالاتر است.

باتری نیکل-کادمیوم

در باتری قابل شارژ نیکل-کادمیوم، از نیکل اکسید هیدروکسید و کادمیوم فلزی به عنوان الکترود استفاده می‌‌شود. این باتری هنگامی که مورد استفاده قرار نمی‌‌گیرد، قادر است ولتاژ و شارژ الکتریکی را نگه دارد و از این نظر مفید است. ایراد اصلی باتری نیکل-کادمیوم که ممکن است بعداً باعث پایین آمدن ظرفیت باتری شود این است که اگر باتریِ 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.

تحویل ظرفیت نامی در نرخ تخلیه کامل و داشتن چرخه طول عمر خوب در درجه حرارت پایین از جمله مزیت‌‌های باتری نیکل-کادمیوم است.

منابع: فرادرس