باتری چیست ؟ ساختار باتری و انواع آن
باتری چیست ؟
به مجموعه ای از یک یا چند سلول الکتروشیمیایی گفته می شود که با انجام واکنش های شیمیایی می تواند جریان الکتریکی را در درون مدار تولید کند.
از باتریها برای ذخیره انرژی تولید شده استفاده می‌شود. به همان اندازه که تولید انرژی مهم است، ذخیره سازی آن نیز مهم است.
اجزای تشکیل دهنده باتری
باتریها از سه مؤلفه اصلی تشکیل شده‌اند: یک آند، یک کاتد و یک الکترولیت. اغلب از یک جداکننده برای جلوگیری از اتصال آند و کاتد استفاده می‌شود (اگر الکترولیت برای این کار کافی و مناسب نباشد). باتریها، به منظور نگه داشتن این اجزا کنار یکدیگر، از نوعی پوشش استفاده می‌کنند.
انواع باتری
باتری ها را می توان به طور کلی در دسته ها و انواع مختلفی با توجه به ترکیب شیمیایی، اندازه، شکل و کاربرد ها طبقه بندی کرد.
اما در کل همه این ها در دو نوع اصلی باتری وجود دارند.
باتری های غیرقابل شارژ
و
باتری های قابل شارژ
باتری های غیرقابل شارژ (یکبار مصرف )
باتری های اولیه به اشکال مختلفی از باتری های سکه ای تا باتری های AA وجود دارند.
آن ها معمولاً در کاربرد های مستقل که عمل شارژ کردن غیرممکن است استفاده می شوند.
باتری های اولیه همیشه انرژی ویژه بالایی دارند و سیستم هایی که در آن ها استفاده می شوند همیشه به گونه ای طراحی شده اند که
انرژی کمتری مصرف می کنند تا باتری تا حد ممکن دوام بیاورد.
پر استفاده ترین باتری
محبوب ترین نوع باتری های اولیه، باتری های قلیایی هستند. آن ها انرژی ویژه بالایی دارند و سازگار با محیط زیست هستند، مقرون به صرفه هستند و حتی در صورت تخلیه کامل نیز نشت نمی کنند. آن ها می توانند برای چندین سال شارژ ذخیره داشته باشند، دارای سابقه ایمنی خوبی هستند. تنها نقطه ضعف باتری های قلیایی جریان بار پایین است که استفاده از آن را به دستگاه هایی با جریان پایین مانند ریموت، چراغ قوه و دستگاه های سرگرمی قابل حمل محدود می کند.
باتری های 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.
انواع مختلف باتری های قابل شارژ
- یون لیتیوم (Li-ion)
- نیکل کادمیوم (Ni-Cd)
- هیدرید فلز نیکل (Ni-MH)
- سرب اسید
باتری های لیتیوم یون
باتری های لیتیوم یون یکی از محبوب ترین باتری های قابل شارژ هستند و شگل های مختلفی دارند. این باتری های لیتیومی را می توانید در شکل های مختلف در بین وسایل نقلیه الکتریکی و دیگر ابزار های قابل حمل، مشاهده کنید. آن ها در وسایل قابل حمل مختلفی از جمله تلفن های همراه، دستگاه های هوشمند و چندین وسیله دیگر که در خانه استفاده می شوند وجود دارند. آن ها همچنین به دلیل سبک بودن دارای کاربرد هایی در کاربرد های هوافضا هستند.
اساس کار
باتری های لیتیوم یونی به طور کلی دارای چگالی انرژی بالا، اثر حافظه کم یا بدون اثر و تخلیه کم در مقایسه با سایر انواع باتری هستند. اساس شیمیایی آنها با توجه عملکرد و هزینه، در موارد استفاده متفاوت تغییر می کند. به عنوان مثال، باتری های لیتیوم یون مورد استفاده در دستگاه های الکترونیکی دستی معمولاً بر پایه اکسید کبالت لیتیوم (LiCoO2) هستند که در هنگام خسارت، چگالی انرژی بالا و ایمنی کم را ایجاد می کنند. در حالی که باتری های لیتیوم یون بر پایه فسفات آهن لیتیوم که چگالی انرژی کمتری ارائه می دهند. بخاطر کاهش احتمال وقوع حوادث ناگوار، ایمن تر هستند و به طور گسترده ای در تأمین انرژی ابزار های الکتریکی و تجهیزات پزشکی استفاده می شود. باتری های لیتیوم یون در برابر باتری های لیتیوم گوگرد، عملکرد بهتری را نسبت به وزن ارائه میدهند.
باتری نیکل کادمیوم
باتریهای نیکل–کادمیم(مخفف : NiCd یا NiCad) گونه‌ای از باتریهای قابل شارژ هستند که در آن از نیکل (III) اکسید و کادمیم به صورت فلز به عنوان الکترود استفاده می شود و به همین دلیل اسم این باتری ها را Ni-Cd قرار داده اند.در مقایسه با سایر باتری های قابل شارژ، باتری های ni-cd دارای چرخه کار بهتری هستند اما مهمترین مزیت آنها تحویل ظرفیت نامی حتی در نرخ دشارژ بالا است اگرچه این باتری ها دارای قیمت بالاتری نسبت به باتری های سرب اسید هستند و نرخ خود دشارژی این باتری ها بالا است.باتری های نیکل کادمیوم به دلیل خطرات زیست محیطی که کادمیوم دارد تولیدش محدود شده است و جای خود را به باتری های لیتیومی و نیکل هیدریدی داده است. این باتری چگالی جرمی و حجمی بیشتری نسبت به نوع سرب اسید دارد و گران تر است.
باتری هیدرید فلز نیکل
باتری سرب اسید
یکی از پرطرفدارترین باتریهای قابل شارژ، باتریهای سرب اسید است که این باتریها در سرتاسر جهان کاربرد فراوانی دارند.
علی‌رغم ذخیره انرژی کم نسبت به وزن و حجم آن، به‌دلیل هزینه پایین و عرضه زیاد در وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نخستین بار یک فیزیکدان فرانسوی به نام Gaston Planté در سال ۱۸۵۹ از باتری سرب اسیدی به عنوان اولین باتری با قابلیت شارژ مجدد رونمایی کرد؛
سپس این باتری به صورت تجاری در بازار عرضه شد. این باتری از قدیمی‌ترین نوع باتری قابل شارژ می‌باشد
که از چهار قسمت اصلی شامل قطب مثبت، قطب منفی، الکترولیت و جداکننده تشکیل شده است.
