با انواع باتری الکتریکی و کاربردهای آن‌ها آشنا شوید

ماجرای باتری‌ها از سال 1800 میلادی آغاز شد، آن زمان آلساندرو ولتا متوجه شد که می‌تواند از یک مایع خالص و رسانا به‌صورت مداوم برق تولید کند. همین موضوع سرآغاز اولین اختراع باتری‌ها توسط خود ولتا بود. کشفی که امروز به تولید انواع باتری الکتریکی منجر شده است. بدون شک باتری‌هایی که در آن زمان تولید شدند، تفاوت زیادی با باتری‌های امروزی دارند، به‌خصوص که این روزها باتری‌های متنوعی نیز وجود دارند. اگر می‌خواهید اطلاعات کاملی در این خصوص به دست آورید، متن پیش رو را از دست ندهید.

درباره باتری چه می‌دانید؟

نگاهی به اطراف خود بیندازید. تقریبا اکثر وسایلی که در اطراف ما وجود دارند، با باتری کار می‌کنند. مهمترین مزیت باتری‌ها این است که با جدا شدن از منبع برق، قابل حمل می‌شوند. باتری‌ها انرژی الکتریکی مورد نیاز را از واکنش‌های شیمیایی تامین می‌کنند.

اما احتمالا در مورد چگونگی تامین انرژی توسط باتری‌ها سوالات زیادی دارید. بگذارید فرآیند شیمیایی که در باتری‌ها اتفاق می‌افتد را به گونه‌ای ساده برای شما بیان کنیم. هر باتری از سه لایه آند، کاتد و الکترولیت تشکیل شده است. الکترود منفی که آن را با نام کاتد می‌شناسند، منبع الکترون‌هایی است که از طریق مدار الکتریکی خارجی به سمت الکترود مثبت در حال حرکت هستند. الکترود مثبت را نیز آند می‌نامند.

اساس کار باتری‌ها بر اساس واکنش‌های شیمیایی اکسایش-کاهش است. این واکنش‌ها از طریق جداکننده یا همان الکترولیت میان آند و کاتد اتفاق می‌افتد. زمانی‌که دو نوع فلز مختلف را در محلول الکترولیت یکسان قرار دهید، یکی از آن‌ها نقش الکترود کاتد را ایفا می‌کند که الکترون می‌گیرد، درحالی‌که الکترود دیگر الکترون از دست می‌دهد و آن را با نام کاتد می‌شناسند. این تفاوت تراکم الکترون‌ها بین دو فلز، اختلاف پتانسیل میانشان ایجاد کرده و در نهایت انرژی مورد نیاز وسایل الکتریکی را تامین می‌کند.

انواع باتری الکتریکی

هر باتری با توجه به هدف خاصی در صنعت یا مصرف خانگی تهیه می‌شود. در ادامه به انواع باتری با اسم آن‌ها اشاره می‌کنیم:

پیل‌های اولیه (باتری‌های غیرقابل شارژ)

باتری‌های اولیه همان باتری‌هایی هستند که پس از استفاده انرژی ذخیره‌شده در آن‌ها، امکان شارژ مجددشان وجود ندارد. این باتری‌ها به وسیله هیچ منبع خارجی مجددا شارژ نمی‌شوند. از این‌رو از آن‌ها با عنوان باتری‌های یک‌بار مصرف نیز یاد می‌کنند. انواع باتری قلمی غیر قابل شارژ در بازار با کارایی‌های مختلف وجود دارند.

از این دسته از باتری‌ها معمولا در موارد زیر استفاده می‌شود:

• وسایل خانگی کوچک مانند ریموت کنترل‌، ساعت‌ و غیره
• اسباب‌بازی‌
• رایانه‌ شخصی
• چراغ‌ قابل حمل ضروری
• اینورتر

پیل‌های ثانویه

باتری‌های قابل شارژ را از انواع باتری‌های الکتریکی به‌عنوان پیل‌های ثانویه می‌شناسند. این دسته از باتری‌ها را می‌توان با شارژ مجدد بارها استفاده کرد. اگرچه برای خرید این دسته از باتری‌ها باید هزینه بیشتری پرداخت کنید، اما واقعیت این است که انتخاب این باتری‌ها در مجموع هزینه‌های شما را تاحدود زیادی کاهش می‌دهد، زیرا می‌توانید آن‌ها را چندین بار شارژ کرده و استفاده کنید.

نمونه‌های زیادی از این باتری‌ را در زندگی روزمره خود مشاهده می‌کنیم، به عنوان مثال:

• ساعت‌ هوشمند
• دوربین‌
• ضربان‌ساز مصنوعی

جالب است بدانید که این پیل‌ها کاربردهای نظامی نیز دارد، به عنوان مثال در زیردریایی‌ها بسیار استفاده می‌شوند.

بیشتر بخوانید: آشنایی با انواع باتری خودرو و روش نگهداری از آنها

پیل سوختی

در این دسته از باتری‌ها انرژی پتانسیل شیمیایی به‌صورت مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. اجزای اصلی این باتری‌ها شامل آند، کاتد، الکترولیت و کاتالیزگر بوده و اجزای متحرکی در آن‌ها استفاده نشده است. ویژگی ممتاز این پیل‌ها تولید هیدروژن به روشی سازگار با محیط زیست است. از این‌رو آسیب کمتری به محیط زیست می‌رسانند. از کاربردهای این باتری‌ها به موارد زیر اشاره می‌کنیم:

• وسایل نقلیه مانند اتومبیل‌، اتوبوس‌ و وسایل نقلیه موتوری
• پشتیبان برای تولید الکتریسیته هنگام قطع برق

پیل یدک

این دسته از باتری‌ها را با عنوان باتری‌های اضطراری نیز می‌شناسند که به انگلیسی به آن‌ها Reserve Battery می‌گویند. این باتری‌ها به این صورت کار می‌کنند: الکترولیت آن‌ها در حالت جامد غیرفعال است، اما زمانی‌که به نقطه ذوب می‌رسد، هدایت یونی در آن آغاز می‌شود. به این ترتیب باتری فعال خواهد شد. انواع این باتری‌ها شامل باتری‌های فعال‌شده با آب، حرارت، گاز و الکترولیتی می‌شوند.

از این باتری‌ها در موارد زیر استفاده می‌کنند:

• دستگاه‌ فشارسنج
• دستگاه‌ سنجش زمان
• باتری‌ وسایل نقلیه

با انواع باتری‌های غیر قابل شارژ آشنا شوید

انواع باکتری الکتریکی گوناگونی از باتری‌های اولیه تولید می‌شود که در ادامه به معرفی هر یک از آن‌ها می‌پردازیم:

باتری روی-کربن

این باتری‌ها جزو اولین باتری‌های تجاری محسوب می‌شوند و آن‌ها را با نام پیل خشک می‌شناسند. در این باتری‌ها یک میله کربنی جریان را از الکترود دی‌اکسید منگنز جذب می‌کند که در نهایت منجر به تولید جریان DC به اندازه 1.5 ولت خواهد شد. میزان انرژی که توسط این باتری‌ها تولید می‌شود، بسیار کم است و تنها در چراغ قوه، رادیو و ساعت‌ دیواری کاربرد دارد.

باتری آلکالاین

آلکالاین نیز در دسته باتری‌های سلولی خشک قرار می‌گیرد. در قسمت مرکزی این باتری الکترولیت روی و هیدروکسید پتاسیم وجود دارد که با اکسید منگنز پوشیده شده است. در نهایت این باتری با قوطی فولادی بسته می‌شوند. آلکالاین نسبت به سایر باتری‌ها چگالی بالاتری دارد و معمولا در رادیو، پخش‌کننده‌ صوتی و چراغ قوه‌ از آن استفاده می‌شود.

 باتری لیتیومی

همه ما باتری‌های به شکل سکه‌ای یا دکمه‌ای را در بازار دیده‌ایم. این دسته از باتری‌ها معمولا در ساعت‌های مچی، و برخی از ریموت کنترل‌ها استفاده می‌شوند. باتری‌های لیتیومی در مقایسه با باتری‌های روی، منگنز و قلیایی ولتاژ بیشتری تولید می‌کنند. از دیگر ویژگی این باتری‌ها می‌توان به مقاومت داخلی بالای آن‌ها اشاره کرد که طول عمر بالایی برای این باتری‌ها رقم می‌زند.

باتری نقره اکسید

کاتد در این باتری‌ها از جنس نقره اکسید و الکترولیت آن از جنس پتاسیم یا سدیم هیدروکسید است. این باتری‌ها در مقابل ظرفیت بالا توان کمی دارند. از دیگر ویژگی‌های آن‌ها به آب‌بندی منحصر به‌فردشان اشاره می‌کنیم که در برابر نشت بسیار مقاوم است. همچنین چگالی بسیار بالایی دارند، اما کاربردشان بسیار محدودی است، زیرا نقره از فلزات گران‌قیمت محسوب می‌شود. این باتری در وسایل پزشکی، ابزارهای دقیق و ساعت‌های الکتریکی به کار می‌رود.

باتری روی-هوا

اگرچه این باتری در دسته باتری‌های اولیه قرار می‌گیرد، اما طراحی آن به گونه‌ای است که امکان شارژ مجدد دارد. در این باتری یک بدنه کربنی پرمنفذ به جای کاتد در نظر گرفته‌ شده است که به هوا دسترسی دارد. از این‌رو اکسیژن هوا به‌عنوان جرم فعال باتری عمل می‌کند. این باتری به این صورت است که ابتدا اکسیژن با یون هیدروکسیل واکنش می‌دهد و موجب تولید زینکات می‌شود. زینکات نیز روی اکسید و آب تولید می‌کند که در نهایت به الکترولیت باز می‌گردد.

انواع باتری‌های ثانویه و قابل شارژ

باتری‌های قابل شارژ نیز انواع مختلفی دارند، در ادامه انواع باتری شارژی را به شما معرفی می‌کنیم:

باتری سرب اسید

این دسته از باتری‌ها معمولا برای ذخیره انرژی خورشیدی استفاده می‌شوند و بیشترین کاربرد آن در اتومبیل‌ها است. از ویژگی‌های این باتری‌ها کیفیت بالای آن‌ها در کنار قابلیت تولید جریان زیاد است. زمانی‌که باتری‌ از کار می‌افتد، حدود 93 درصد از سرب آن‌ برای تولید باتری‌های سرب-اسید جدید بازیافت می‌شود.

بیشتر بخوانید: باتری اتمی بهتر است با باطری اسیدی، چه تفاوتی با هم دارند؟

باتری لیتیوم-یون

از مشخصه‌های اصلی این باتری‌ها به چگالی توان بالای آن‌ها اشاره می‌کنیم. این دسته از باتری‌ها معمولا در الکترونیک بیشتر استفاده می‌شود. باتری‌های لیتیوم-یون در حدود 150 وات-ساعت انرژی را تنها در یک کیلوگرم از جرم خود ذخیره می‌کنند.

باتری نیکل-هیدرید فلز

باتری‌های نیکل-هیدرید فلز را به‌واسطه طول عمر خوب و ظرفیت جریانی بالای آن می‌شناسند. جالب است بدانید که مقاومت حرارتی این باتری‌ها در مقایسه با سایر باتری‌ها نیز بالاتر است. این دسته از پیل‌های قابل شارژ توانایی ذخیره 100 وات-ساعت انرژی را در یک کیلوگرم دارند.

باتری نیکل-کادمیوم

یکی از ویژگی‌های مثبت در این باتری قابلیت ذخیره و نگهداری ولتاژ و شارژ الکتریکی است. البته این باتری ویژگی‌های مثبت دیگری نیز دارد که از آن‌ها می‌توان به نرخ تخلیه کامل و طول عمر خوب اشاره کرد. در نقطه مقابل نیز یک ویژگی منفی در این پیل‌ها وجود دارد. زمانی‌که باتری‌ شارژ اندکی دارد اما دوباره شارژ می‌شوند، نقطه شارژ مجدد در حافظه باتری می‌ماند. به این ترتیب زمانی‌که شارژ باتری به آن نقطه می‌رسد، ولتاژ تا حد زیادی افت پیدا می‌کند. این اتفاق به‌مرور زمان منجر به پایین آمدن ظرفیت باتری خواهد شد.

آیا باتری‌های الکتریکی شارژ می‌شوند؟

همان‌طور که توضیح دادیم، انواع باکتری الکتریکی در دو دسته قابل شارژ و غیر قابل شارژ به بازار عرضه می‌شوند. بستگی به شما دارد که کدام یک از این باتری‌ها را برای خود انتخاب می‌کنید. معمولا برای استفاده از وسایل معمولی مانند اسباب‌بازی‌ها از باتری‌های اولیه و غیرقابل شارژ استفاده می‌شود. اما برای وسایلی که برای مدت طولانی به کار می‌رود، باتری‌های ثانویه گزینه مناسب‌تری به شمار می‌آیند.

در این دسته از باتری‌ها واکنش‌های شیمیایی که در طول تخلیه شارژ اتفاق می‌افتد را می‌توان جبران کرد. به این منظور تنها باید باتری را با جریانی معکوس شارژ کرد. از آن‌جایی‌که این باتری‌ها قابلیت شارژ دارند، به‌عنوان ذخیره انرژی الکتریکی نیز استفاده می‌شود. لازم به ذکر است برای خرید این باتری‌ها باید هزینه بیشتری پرداخت کنید، همچنین به نگهداری دقیق‌تری نیاز دارند.

بیشتر بخوانید: علت خوابیدن باتری ماشین چیست؟

سخن پایانی

ما سعی کردیم اطلاعات کامل و درستی در مورد انواع باتری الکتریکی در اختیار شما قرار دهیم و کاربرد هر یک را برای شما بازگو کنیم. امیدواریم این اطلاعات در شناخت بهتر و بیشتر باتری‌ها کمک کند. برای اطلاع بیشتر از باتری‌ها پیشنهاد می‌کنیم مطالب دیگر استادکار را نیز بخوانید. با استادکار دیگر نیازی به خرید حضوری باتری ماشین ندارید، ما خرید باتری ماشین را بدون پرداخت اجرت در منزل انجام دهیم.