مطالبی در مورد باتریهای قابل شارژ

امروزه با پیشرفت تکنولوژی ودانش ،منابع انرژی همواره محدودتر می شودو میل به ذخیره وقابل بازیافت بودن این روند کاملا محسوس ومورد نیاز است از این رو ادوات شارژی ووسایل مورد استفاده روزمره با توجه به اینکه پرتابل تر وقابل حمل ونقل تر میشوند ، لذا تامین منابع آن یکی از ضروریات روزمره زندگی است وچون حفظ محیط زیست برای نسل بشر به امری حیاتی مبدل شده ، حفظ منابع تجدیدپذیر وقابل بازیافت نیز  بکی از نشانه های مهم جوامع پیشرفته ومتمدن است.

باتریهای فابل شارژ ازاصطلاحا سلولهای الکتروشیمیایی تشکیل شده اند که بنا به مصارف مورد نیاز و هزینه ، از مواد مختلفی تشکیل شده اند که به طور کلی عبارنتد از:

باتریهای سرب-اسید (Lead- acid) :

این نوع باتریها همان باتریهای استفاده شده در اتومبیل ها هستند فلزسرب در محلول اسید با عث واکنش شیمیایی شده وتولید جریان الکتریکی می کند که دیگر مصارف آن در استارت ماشین، دستگاه های قابل حمل، وسایل نقلیه سبک (مانند ویرچرهای چرخ دار برقی، کارت های گلف، دوچرخه برقی، و جرثقیل های سیار)، ابزارها و نیز دستگاه های تغذیه UPS، استفاده می شود

باتری های های نیکل- ترکیب فلز(NiMH):

ابتدا در سال ۱۹۹۰ معرفی شدند.

هیدرواکسید فلز به عنوان محصول فرآیند شارژ تولید شده است.

چگالی انرژی در حدود ۵۰ درصد بیشتر از باتری های NiCad است. 

به سرعت از باتریهای نیکل- کادمیم در صنعت محاسبه سیار (پرتابل) پیشی گرفتند.

تنها تفاوت آنها با باتری های NiCd در جنس الکترود منفی است، که در آن از آلیاژ

آهن با قابلیت ذخیره مقدار زیادی الکترون استفاده شده است.

باتری های نیکل-کادمیوم(NiCd):

این باتری ها در ابتدا انرژی مورد نیاز وسایل همراه مانند دوربین، لب تاپ و تلفن های همراه را تامین می کردند.

تا سال ۱۹۹۲ استاندارد صنعت برای کامپیوتر های همراه بود.

باتری های نیکل- کادمیم به صورت مجازی با باتری های NiMH و Li-ion جایگزین شدند.

باتری های نیکل- کادمیم دارای حافظه هستند که باعث می شود بهره آنها به بالاترین حد ممکن نرسد.

باتری های نیکل- کادمیم در صورتی که به درستی از بین نروند باعث آلودگی محیط زیست می شوند.

قیمت پایین و قابلیت توان بالای این باتری ها آنها را به بهترین گزینه برای وسایل همراه دارای موتور مانند ابزار های قدرتی تبدیل کرده است.

از هیدرواکسید نیکل و کادمیم برای الکترود و هیدرواکسید پتاسیم به عنوان الکترولیت استفاده می کنند.

باتری های لیتیوم- یون (Li-ion):

در مقایسه با وزن آنها توان بسیار بالایی دارند.

در لب تاپ ها و تلفن های همراه مدرن به کار برده شده است.

هم اکنون بازار را از دست باتری های NiMH ربوده است.

از لایه های ورق آلومینیوم که با اکسید کبالت پوشیده شده است و به عنوان کاتد عمل می کند، ساخته شده است و از لایه های مس پوشیده شده با مواد کربنی به عنوان آند استفاده می کند. 

غشای کاتد و آند با لایه ای از پلاستیک از همدیگر مجزا شده اند و در حالی که به همدیگر پیچیده شده اند در الکترولیت مایع که محیطی از لیتیوم است، غوطه ور شده اند.

این باتری های به همان میزان باتری های NiMH انرژی تولید می کنند  ولی با این تفاوت که  ۴۰ درصد از آنها کوچکتر هستند، نصف آنها وزن دارند، و برای محیط زیست سالم تر هستند زیرا آنها شامل مواد  سمی مانند کادمیوم و جیوه نیستند.

این باتری ها در حال حاظر از باتری های NiMH گران تر هستند. 

در رابطه با شارژ باتری های  Li-ion نکات ایمنی باید رعایت شود به این صورت که تنها باید با از شارژهای مخصوص هر باتری از این نوع برای شارژ ان استفاده کرد.

باتری های زینک- هوا(Zinc-air)؛یک الکترود از هوا است:

این باتری ها از مرحله تحقیق و توسعه (R&D) گذشته و و هم اکنون در مراحل اولیه تجاری شدن قرار دارند. تفاوت باتری های زینک- هوا با سایر باتری های قابل شارژ به این دلیل است که این باتری ها اکسیژن مورد نیاز برای فرآیند های شیمیایی که منجر به تولید الکتریسیته می شود را مستقیما از هوا استخراج می کنند. الکترود هوا در این باتری ها،در طی فرایند دشارژ(مصرف) اکسیژن را برای تولید جریان الکتریکی جذب می کند و طی فرآیند شارژ باتری اکسیژن را پس می دهد. از آنجایی که در هنگام تخلیه باتری از راه مصرف آن اکسیژن به داخل سلول آورده می شود نیازی به استفاده از اکسید کننده های سنگین فلزی نیست. زمان مفید استفاده در این باتری های نسبت به سایر انواع باتری ها بسیار بهبود یافته است و دارای چگالی انرژی بالا، توان خروجی بالا، و کمترین زمان شارژ در بین همه باتری ها هستند. توسط باتری زینک هوا می توان انرژی مورد نیاز یک لب تاپ را برای مدت ۸ ساعت تامین کرد.

فرایند شارژ و دشارژ شدن

در پروسه شارژ باتری قطب مثبت باتری اکسیده می شود و در این فرایند الکترون (حامل بار الکتریکی) تولید می شود و قطب منفی باتری به عنوان مصرف کننده که الکترون ها را جذب می کند عمل می کند. این انتقال الکترون باعث تولید جریان الکتریکی در مدار الکتریکی خارجی باتری می شود. الکترولیت می تواند به عنوان بافر برای یون در حال جریان بین الکترودها(همانند آنچه در باتری های لیتیوم-یون و نیکل-کادمیم اتفاق می افتد) عمل کند. الکترولیت همچنین می تواند در واکنش الکتروشیمیایی نقشی فعال داشته باشد (همانند آنچه در سلول های سرب-اسید دیده می شود).

انرژی که برای شارژ باتری استفاده می شود معمولا از شارژر باتری که به برق متناوب (AC)  پریز متصل است، تامین می شود. شارژ باتری توسط شارژر می تواند از چند دقیقه در شارژرهای سریع تا چند ساعت طول بکشد. بیشتر باتری ها این قابلیت را دارند که بسیار سریعتر از زمانی که شارژر برای شارژ نیاز دارد، شارژ شوند. شارژهایی وجود دارند که می توانند باتری ها ی NiMH را در ۱۵ دقیقه شارژ کنند. شارژهای سریع باید از چند شیوه مختلف برای تشخیص شارژ کامل استفاده کنند(مانند تشخیص از طریق ولتاژ، دما و … .  )، تا بتوانند قبل از اینکه به باتری به دلیل شارژ بیش از حد صدمه برسد، فرآیند شارژ را متوقف کنند.

باتری های  چند سلولی قابل شارژ در صورتی که به صورت کامل دشارژ شوند در معرض آسیب به سلول های خود خواهند بود. در حال حاضر شارژرهایی که میزان جریان شارژکننده را تنظیم می کنند وجود دارند. باید توجه داشت که تلاش برای شارژ باتری های غیر قابل شارژ می تواند باعث انفجار این باتری ها شود. باتری های مایع که در ماشین استفاده می شوند نیز از نوع باتری قابل شارژ محسوب می شوند و با تعویض مایع الکترولیتی موجود در آنها شارژ می شوند.

یادداشت های تکنیکی تولید کنندگان باتری معمولا دارای اصطلاح VPC هستند که به معنی مقدار ولت هر سلول تشکیل دهنده باتری می باشد. به عنوان مثال برای شارژ یک باتری ۱۲ ولتی ( که از ۶ سلول ۲ ولتی تشکیل شده است) با VPC 2.3  به مقدار ولتاژ ۱۳٫۸ (۲٫۳*۶) در ترمینال های شارژ نیاز دارید. باتری های غیر قابل شارژ قلیایی و سلول های زینک- کربن زمانی که نو باشند ولتاژ ۱٫۵ ولت دارند ولی ولتاژ به تدریج شروع به افت می کند. بیشتر باتری های NiMH AAو AAA سلول های ۱٫۲ ولتی دارند و می توانند به جای باتری های قلیایی در وسایل استفاده شوند.

این نوشته در آموزشی منتشر شده است، اگر می خواهید این نوشته را به حافظه مرورگر بسپارید اینجا کلیک کنید.

by admin