انواع باطری و کاربردهایشان

باطری ها انرژی الکتریکی را به شکل مواد شیمیایی ذخیره می کنند ، امروزه از تکنولوژی های مختلفی برای ساخت انواع باطری استفاده می شود و باطری های زیادی در بازار وجود دارند که با فرمول های شیمیایی خاصی طراحی شده اند .

انواع باطری های مشترکباطری , باطری هیدرید فلزات

1-باطری هیدرید فلزات نیکل فلزات

اجزای فعال یک باطری قابل شارژ NiMH در حالت شارژ حاوی هیدروکسید نیکل (NiOOH) در الکترودهای مثبت و آلیاژ فلزهیدروژنی ذخیره سازی (MH) در الکترود منفی می باشد و الکتروول هیدروکسید پتاسیم (KHO) است که در مقایسه با باطری های NiCd  قابل شارژ ، و باطری های NiMH  دارای تراکم انرژی بیشتری در هر حجم و وزن می باشند .

2-اسید سرب

بیشترین نوع باطری های مورد استفاده در اتومبیل ها و ذخیره انرژی خورشیدی است زیرا قابلیت این را دارند که جریان های بالا را تامین کنند و هزینه آن ها نسبتا کم می باشد و فقط 25 وات ساعت در کیلوگرم انرژی ذخیره می کنند ، در هر سلول از الکترودهای سرب در یک محلول اسید سولفوریک ایجاد شده که با اکسید سرب پوشش داده  می شوند . اتصال این شش سلول در سری باطری 12 وات وجود دارد . باطری های چرخه عمیق مجهز به الکترودهای ضخیم تر از باطری های استارت استاندارد هستند همچنین باطری های اسید سرب و موم اغلب برای ذخیره انرژی الکتریکی خورشیدی برای برنامه های خاموش شبکه مورد استفاده قرار می گیرد .

3-باطری لیتیوم یونباطری , باطری لیتیوم یون

باطری لیتیوم یون اغلب در رایانه ها و لوازم های الکترونیکی بیشتر استفاده می شود و با تراکم قدرت زیادی که دارد در لوازم های دیگری هم استفاده می کنند این نوع باطری حدود 150 وات ساعت در کیلوگرم انرژی ذخیره می کنند .

الکترودها اکسید کبالت لیتیوم (LiCoO2) و یک الکترولیت لیتیوم جامد هستند و ولتاژ سلولی حدود 4 ولت جهت انتقال لیتیوم از گرافیت به مقدار جزئی کاهش می یابد  تا اکسید کبالت لیتیوم به شکل جزئی اکسید شود .

همچنین باطری ها اگر در دمای بالایی قرار بگیرند می توانند منفجر شوند و برای ایمنی بیشتر در برابر حرارت الکترودهای جدید و الکترولیت هایی ساخته شده اند که برای باطری های بزرگ کاربرد دارد .

4-باطری نیکیل هیدرید فلزی (NiMH)

فلز هیدرید فلز نیکل است و AB5 بدین معناست که  A ترکیبی از لانتانیم ، سریم ، نئودیمیم ، پراسئودیمیوم و B  ترکیبی از نیکل ، کبالت ، منگنز و یا آلومینیوم می باشد . آن ها 100 وات ، ساعت در کیلوگرم نیرو داشته و از باطری های لیتیوم یون بسیار مقاوم تراند که برخی از آن ها برای ماشین های هیبریدی ساخته شده اند .

اندازه باطری ها

در این مقاله اندازه ها ، شکل و برخی از ویژگی های انواع باطری های اولیه و ثانویه معمولی و سبک را شرح خواهیم .

امروزه باطری های مختلفی در فرم های استاندارد شده در دسترس قرار دارند و تولید کنندگان از استانداردهای مختلفی برای تعیین اندازه استفاده می کنند ،  پیش از آن که استاندارد های بین المللی به توافق برسند ، استانداردهای فنی جهت اندازه و نوع باطری از طریق سازمان های استاندارد مانند کمیته بین المللی الکترو تکنیک (IEC) و موسسه استاندارد ملی آمریکا منتشر شد .

به دلیل استفاده زیاد از استانداردهای بین المللی فعلی ، بسیاری از اندازه های محبوب هنوز با استانداردهای قدیمی مطرح می شوند . نام کامل باطری ، تعیین کننده اندازه ، شیمی ، ترمینال ، و ویژگی ها خاص آن می باشد همچنین اندازه باطری قابل تعویض ممکن است خصوصیات های زیادی داشته باشد .

استاندارد سازی نام گذاری باطری

استانداردهای فعلی IEC برای باطری های قابل حمل اولیه غیرقابل شارژ دارای شماره60086 است و استاندارد های مربوطه ایالات متحده ANSI C18 به این نام می باشد که به وسیله کمیته انجمن تولید کنندگان برق ملی (NEMA) گسترش یافته است . هردو استاندارد دارای قسمت هایی هستند که تمامی مشخصات فیزیکی و ایمنی را پوشش می دهند. باطری های روشنایی و احتراق با توجه به استاندارد IEC60095 ساخته شدند  و در آمریکای شمالی با استاندارد های منتشر شده BCI استاندارد می شوند .

باطری آلومینیوم هوا

باطری های آلومینیومی ازواکنش اکسیژن هوا با آلومینیوم تولید می شوند . این نوع باطری ها دارای یکی از بزرگترین تراکم انرژی همه باطری ها است اما به علت برخی از مشکلات و حذف ضایعات در زمان استفاده از الکترولیت های سنتی ، زیاد استفاده نمی شوند و استفاده آن فقط برای برنامه های نظامی محدود شده است .

بنابراین وسایل های نقلیه الکتریکی با باطری های آلومینیومی توانایی 8 برابر بیشتر از یک باطری لیتیوم یونی با وزن کلی را دارند .

باطری های آلومینیومی غیر قابل شارژاند و زمانی که آندو آلومینیوم توسط واکنش آن با اکسیژن اتمسفر ترکیب می شود در الکترولیت بر پایه آب برای اکسید هیدرات آلومینیوم مصرف می گردد و باطری دیگری تولید نمی کند اما از آندو آلومینیوم جدیدی که ساخته شده و با استفاده از آن و بازیافت اکسید آلومینیوم هیدراته می توان باطری های مکانیکی را شارژ نمود و اگر از باطری های آلومینیومی زیاد استفاده شود چنین بازیافتی ضروری می باشد .

باطری هایی که مورد بررسی قرار گرفته شده :

  • باطری کلر آلومینیوم : این باطری توسط نیروی هوایی ایالات متحده در سال 1970 اختراع شد که برای برنامه های نظامی طراحی کرده بودند آن ها از کاتدهای آلومینیومی و کلر بر روی کاتدهای زیرزمینی گرافیت استفاده می نمایند و برای این کار به دمای بالا نیاز دارد .
  • باطری آلومینیوم گوگرد: باطری های قابل شارژ آلومینیوم گرگرد در ابتدای سال 2016 در دانشگاه مریلند به نمایش گذاشته شد و برخی از دانشمندان برای وسایل نقلیه هیبرریدی نظامی باطری های AI-Cu-O ، AI-Fe-O و AI-Fe-OH   را پیشنهاد می کنند که انرژی واقعی آن 455 ، 440 و 380 وات بر کیلوگرم است .

همچنین آلومینیوم باطری منگنز دی اکسید با استفاده از الکترولیت اسیدی 1.9 ولتاژ تولید می کند .

درجه حرارت باطری ها

گرما طول عمر باطری را به میزانی کم می کند  ، به عنوان مثال هر 8 درجه سانتی گراد 15 درجه فارنهایت در دمای بالا ، عمر باطری اسید سرب و موم را تا مقداری کاهش می دهد . این بدین معناست که باطری VRLA اگر در دمای 25 درجه سانتیگراد (77 درجه فارنهایت ) قرار بگیرد به مدت 10 سال می تواند عمر کند و اگر در دمای 33 درجه سانتی گراد (92درجه فارنهایت) قرار داشته باشد به مدت 5 سال و به مدت 30 ماه در دمای 41 درجه سانتی گراد (106درجه فارنهایت) در کویر می تواند دوام بیارد و زمانی که باطری آسیب دیده باشد ظرفیت آن را نمی توان بازسازی کرد.

با توجه به مقالات گرفته شده شده در BCI2010 ، باطری ها با گرما مقاوم تر شدند و در مطالعه 2000 ، با افزایش دمای 7 درجه سانتی گراد (12 درجه فارنهایت ) حدودا یک سال به عمر باطری اضافه شد و در سال 2010 با پیشرفته شدن علم  ، تحمل گرما به 12 درجه سانتی گراد (22 درجه فارنهایت ) توسعه یافت .

در سال 2015 شواهد ها نشان داد که یک باطری در ماشین نگهداری شده یکسال عمر بیشتری دارد تا این که در محفظه موتور قرار گرفته باشد .

عمر مفید باطری بستگی به نوع استفاده و فعالیت آن دارد ، اگر باطری به صورت مکرر خالی شود عمر مفید آن مسلما کاهش می یابد . با فشار دادن یک باطری موتور چند بار در روز ، شروع می کند اما با شروع این کار یک میکرو هیبریدی تغییر می نماید هیبرید میکرو موتور احتراق داخلی (ICE) را در چراغ های راهنمایی و رانندگی خاموش کرده و زمانی که جریان ترافیک شروع شود ، حدود 2000 عدد میکرو چرخه در سال را مجددا راه اندازی می کند ، داده های به دست آمده از تولید کنندگان خودرو پس از دو سال استفاده ، ظرفیت آن به 60 درصد می رسد و برای افزایش عمر این چرخه ، خودرو سازان AGM و سیستم های دیگر را مورد استفاده قرار می دهند .

نام های تجاری خاص

تولید کنندگان معمولا نام و شماره مخصوصی را به باطری خود اعطا می کنند به عنوان مثال باطری با نام گذاری LR44 و معمولا این کار را برای راهنمایی مشتریان به یک نام تجاری خاص انجام می گیرد  و یا مثال دیگر اگر یک کنترل از راه دور به باطری جدید نیاز داشته باشد جایگزین با نوع باطری  CX472  نوعی است که اغلب مشتریان این نام تجاری خاص را متوجه نمی شوند اما به این سادگی نام تجاری برای باطری نوع معمولی را می توان بیان کرد ، برای مثال باطری سری U  بریتانیا است که معمولا با پیشوند سازنده ای مانند SP  ، C ، HP  و غیره به فروش می رسد .

شیمیایی باطری

ولتاژ یک باطری بستگی به مواد شیمیایی و مواد مورد استفاده در ساخت آن دارد نه به سایز فیزیکی آن ، برای مثال باطری های قلیایی اولیه یا همان غیر قابل شارژ ، 1.5 ولت دارند اما نیکل کادمیوم قابل شارژ و هیدرید فلز نیکل 1.25 ولت تولید می کنند و با توجه به کم شدن ولتاژ ، دستگاه هایی که جهت استفاده با باطری های اولیه  ساخته شده اند ممکن است با این سلول ها به درستی کار نکند .

باطری Leclanche (کربن – روی) ، باطری های قلیایی و لیتیوم از رایج ترین باطری ها هستند و باطری های جیوه دارای ولتاژ پایانه سلولی 1.5 ولتی است که از اواخر سال 1940 تا اواسط دهه 1990 ، در بسیاری از اندازه های مصرفی و صنعتی ساخته شدند اما دیگر این نوع باطری ها تولید نمی شوند زیرا جیوه سم هایی را وارد محیط زیست می کند و فقط در برنامه های کاربردی ، روی هوا به کار برده می شوند و 1.35 ولت را تولید می کنند .

تعیین مقدار باطری کامل ، نه تنها اندازه ، شکل و شکل ترمینال باطری بلکه مواد شیمیایی و ولتاژ هر سلول و تعداد سلول های باطری را نیز معین می کند برای مثال ، یک باطری CR123 علاوه بر اندازه اش همیشه Mno2  لیتیوم شیمیایی است .

تعویض فیزیکی

سلول های سیلندری باطری اغلب یک طرف ترمینال آن مثبت و طرف دیگر آن منفی است، یک سلول با یک نوبت در ترمینال مثبت ، یک دکمه بالای آن قرار گرفته  و یک سلول بدون یک نوبت مثبت ، صاف می باشد یعنی دو سلول متفاوت از اندازه اسمی شبیه به هم ، برای مثال  دو 18650 سلول ممکن است دکمه های مختلف قطر را در صورت ساخته شده توسط تولید کنندگان مختلف داشته باشند  و این باعث ناسازگاری دستگاه می شود ، همچنین نمی توان سلول های تخت سلولی را در سری بدون تغییر یا جوش به موقعیت استفاده نمود ، زیرا ترمینال مثبت مسطح یک سلول ، هرگز نمی تواند با ترمینال منفی سلول بعدی برخورد داشته باشد .

کم تر پیش می آید که یک تولید کننده بر روی ریزش های کوچک ، در ترمینال منفی قرار بگیرد پس می توان از تبلت های تک صاف به عنوان سری استفاده کرد واین امر بسیار حائز اهمیت است که قبل از نصب نمودن سلول ها ، باطری را در یک دستگاه مورد بررسی قرار دهید زیرا برخی از آن ها با ستون های مسطح یا با دکمه های بالا کار نمی کنند و ممکن است دکمه های آن ها قطر اشتباهی داشته باشد ، اما برخی از دستگاه ها یک قطعه کوچکی دارند که ترمینال مثبت سلول به آن وصل است و این امکان را می دهد تا از هریک از سلول های دکمه و یا صاف استفاده گردد .

باطری های استوانه ایباطری , باطری استوانه ای

این نوع باطری ها قد بلند تری دارند و در انواع روی و کربن و یا قلیایی آن ها حدود 1.5 ولت در هر سلول تولید می کنند و انواع دیگر آن در ولتاژهای مختلف تولید می شوند به عنوان مثال تا 1.2 ولت برای نیکل کادمیوم قابل شارژ ، 12 ولت برای باطری های قلیایی A23 ، 8 سلول در یک فرمت کلی تولید می شوند .

دو نوع باطری VRLA وجود دارد

  • باطری شیشه ای جذب شده AGM
  • باطری ژل(ژل سلول )

باطری شیشه ای جذب شده ، دارای الکترو لیت جذب شده در جدا کننده مات فیبر شیشه ای می باشد و سلول ژل ، دارای الکترولیت ترکیب با گردو غبار سیلیکا برای ایجاد ژل  بدون حرکت است .

باطری های SSLA شامل سوپاپ ایمنی است و در مقایسه با باطری های سیلاب ، یک باطری SSLA ساخته شده که به دلیل انفجار ، الکترولیت را از بین می برد .

 

 

 

نام و نام خانوادگی (اجباری)
پیام (اجباری)