معرفی انواع و اجزاء باتری(battery) دو

                                                                  انواع باتری:

باتری‌ ها اشکال و ساختارهای متفاوتی دارند که هرکدام برای کاربرد به خصوصی تهیه‌شده‌اند اما می‌توان به‌صورت کلی آن‌ها را به دودسته قابل شارژ و غیرقابل شارژ تقسیم‌بندی کرد که به شرح هرکدام خواهیم پرداخت

باتری ‌های غیرقابل شارژ (یک‌بارمصرف)

این نوع باتری‌ ها که battery ‌های خشک معروف‌ اند تنها قادر به‌ یک‌ بار شارژ شدن هستند و بعد از یک‌ بار تخلیه دیگر قابل‌ استفاده نیستند. این battery ها بر اساس مواد ساختاری آن‌ ها نام‌ گذاری می‌ شوند مانند باتری لیتیوم، باتری alkaline و ….

باتری‌ های خشک یا الکالین (Alkaline):

باتری ‌های الکالین ساده‌ترین و پرکار برد ترین نوع battery است که ما از گذشته با آن سر و کار داریم. باتری ‌های قلمی یکی از انواع معروف آن است. battery های خشک برای کاربرد هایی که جریان کمی لازم دارند مورد استفاده ثرار می گیرند نظیر کنترل تلویزیون، ساعت دیواری و…

باتری ‌های سکه‌ای (coin cell)

زیرمجموعه battery ‌های نوع اول هستند که قابلیت شارژ مجدد ندارند. برای کاربردهایی که مصرف کمی دارند استفاده می‌شوند مانند ساعت، دزدگیر ماشین و غیره. تکنولوژی ساخت آن‌ها متفاوت است به‌گونه‌ای که بعضی از آن‌ها مشابه battery ‌های لیتیومی و بعضی مشابه باتری‌ های الکالین هستند. ولتاژ اسمی آن‌ها در صورت الکالین بودن 1.5 ولت و اگر لیتیومی باشد 3 ولت است.

حروف و اعداد به‌کاربرده شده روی این نوع باتری ‌ها نشان‌دهنده اندازه، ماده شیمیایی بکار رفته در battery و نوع ساختار battery است. باتری‌ های سکه‌ای الکالین به‌صورت حرف “L” باتری‌های سکه‌ای لیتیومی با حرف “C” نمایش داده می‌شوند. به‌عنوان‌مثال اگر نوشته‌های روی باتری cr1828 باشد یعنی battery از نوع الکالین با ولتاژ اسمی 1.5 ولت و با قطر 18 میلی‌متر و ضخامت 2.8 میلی‌متر است.

باتری ‌های قابل شارژ:

پیشرفت علم باعث تولید باتری ‌هایی باقابلیت شارژ دوباره شد که battery ‌های ثانویه معروف‌اند. این‌گونه باتری ‌ها پس از تخلیه با عبور جریان به‌صورت برعکس جریان دشارژ دوباره شارژ شده و قابل‌مصرف هستند. این‌گونه باتری ‌ها که به دودسته اسیدی و بازی تقسیم‌ بندی می‌شوند اولین بار در سال 1859 توسط پزشک فرانسوی گا ستون پلنته (Gaston Planté) بر پایه سرب اسید اختراع شد. پس‌ازآن و با پیشرفت علم و گسترش تحقیقات در قرن بیستم. در دهه 1970، شرکت مخابراتی کام‌ست (COMSAT)، باتری نیکل-هیدروژن را برای استفاده در ماهواره‌های ارتباطی توسعه داد.

این باتری ‌ها، هیدروژن را به شکل گاز فشرد شده در درون خود ذخیره می‌کنند. بسیاری از ماهواره‌های دست‌ساز، مانند ایستگاه فضایی بین‌المللی، هنوز بر باتری‌های نیکل-هیدروژن تکیه می‌کنند. تحقیق بسیاری از شرکت‌ها از اواخر دهه 1960، باعث ایجاد باتری نیکل– هیبرید فلز (NiMH) شد. باتری ‌های NiMH، در سال 1989 به مصرف‌کنندگان ارائه شدند. این باتری ‌ها، جایگزینی کوچک‌ تر و ارزان‌ تر از سلول‌های قابل شارژ نیکل-هیدروژن را فراهم کردند. شرکت تولیدکننده مواد شیمیایی آساهی (Asahi)، اولین باتری لیتیوم-یون را در سال 1985 تولید کرد. شرکت سونی (Sony)، اولین باتری لیتیوم-یون تجاری را در سال 1991 ساخت. در اواخر دهه 1990، یک محفظه نرم و قابل‌انعطاف، برای باتری‌های لیتیوم-یون ساخته شد و باعث ظهور باتری «لیتیوم-پلیمر» یا «LiPo» شد.

باتری‌های نیکل ـ کادمیوم (ni-cd)

از نوع باتری‌ های قابل شارژ با پایه نیکل هستند که در شکل‌ها و اندازه‌های مختلف تولید می‌شوند و نسبت به سایر battery‌ها قیمت بالاتری دارد و عموماً در وسایل پرمصرفی استفاده می‌شوند که قرار است مدت بسیار زیادی استفاده شود؛ زیرا این باتری‌ها باید حداقل هفته‌ای یک‌بار شارژ کامل و دشارژ کامل شوند، در غیر این صورت روزانه ۱% از توان آن‌ها کم می‌شود و درصورتی‌که این batteryها برای چند روز در حالت شارژ بمانند، آسیب می‌بینند. جریان دهی این نوع باتری‌ها بین 500 تا 1000 میلی‌آمپر است. اما به دلیل سمی بودن فلز کادمیوم این باتری‌ها جای خود را به battery های هیبریدی نیکل ــ فلز داده است.

باتری‌های هیبریدی نیکل ـ فلز (ni-mh)

و این نوع باتری‌ها جریان دهی بیشتری (تا mAh4800) نسبت به battery‌های نیکل ــ کادمیوم دارند. چگالی انرژی کمتری نسبت به باتری‌های لیتیوم پلیمر دارند.

باتری‌های اسیدی:

این نوع باتری ‌ها معمولاً در خودروها استفاده می‌شوند چون ارزان هستند و نسبت به وزنشان جریان بالایی را تأمین می‌کنند شارژ آن‌ها هم بسیار آسان است. این نوع battery‌ها به‌صورت شبکه از سرب ساخته می‌شوند كه به آن اسيدی-سربی هم می‌گویند و برای مقاومت بيشتر و خواص بيشتر فلزات ديگری هم با درصد كمی به آن اضافه می‌شود كه در بازار بانام كلسيم و… هم ديده می‌شوند. اين باتری‌ها وزن بيشتری دارند و دوام آن‌ها نسبت به باتری‌های پايه ليتيوم و پايه نيكل كمتر است.

باتری لیتیوم ــ یون (li-on)

باتری های لیتیوم یون برای استفاده در دستگاه‌های قابل‌حمل نظیر گوشی، لپ‌تاپ و غیره مورداستفاده قرار می‌گیرند. این نسل از باتری ها برتری‌های زیادی نسبت به battery های نسل قبل خود مانند nicd(نیکل-کادمیوم) و nimh(نیکل-متال) داشت مانند سبک‌تر بودن (3 تا 5 برابر)، دوام و ماندگاری بیشتر در هر بار شارژ و آزاد کردن 2 برابری انرژی به نسبت battery های نسل قبل اما از طرف دیگر ایمنی کمتری نسبت به باتری های نسل قبل دارند و زود آتش می‌گیرند.

این نوع battery ها برای شارژ دوباره نیازی به دشارژ کامل ندارند اما چون دارای چرخه شارژ و دشارژ بین 300 تا 500 بار هستند بهتر است برای شارژ دوباره battery کاملاً خالی شود تا عمر مفید آن کوتاه نشود. برای شارژ این نوع باتری ها می‌توان از جریان بالاتری نیز بدون آسیب به battery استفاده کرد اما شارژ بیش‌ازحد آن باعث صدمه زدن و خرابی و گاهی آتش گرفتن battery می‌شود که این مشکل با قرار گرفتن مدارهای هوشمند با شارژ شدن کامل باتری خودبه‌خود جریان ورودی به battery را قطع می‌کنند و مانع آسیب دیدن به باتری می‌شوند.

ساختار باتری لیتیوم یون:

هر باتری دارای 3 بخش اصلی الکترود مثبت، الکترولیت منفی و دی‌الکتریک است که در battery های لیتیوم یون (Li-on) الکترولیت مثبت از یک ترکیب لیتیومی مانند لیتیوم کبالت اکسید و الکترولیت منفی آن از کربن ساخته‌شده که فاصله بین آن‌ها با یک الکترولیت پوشیده شده و از هم جداشده‌اند. که در شکل زیر ساختار و شماتیک این‌گونه باتری نشان داده‌شده است.

باتری های لیتیوم پلیمر (Li-Po)

تولید باتری های لیتیوم- پلیمر به بعد از تولید همتایان خود یعنی battery های لیتیوم – یون آغاز شد. ساخت این نوع battery ها اولین بار به سال 1970 برمی‌گردد به‌گونه‌ای که از یک الکترولیت پلیمری جامد با ظاهری شبیه فیلم پلاستیکی تشکیل‌شده بود.

ساختار باتری های لیتیوم پلیمر:

درواقع تفاوت اصلی این نوع battery ها با باتری های لیتیوم پلیمر در الکترولیت استفاده‌شده در آن‌هاست که این الکترولیت در battery های لیتیوم پلیمر به‌صورت یک ماده پلیمری متخلخل است که در یک ژل الکترولیتی پوشیده شده است. به‌طورکلی به‌جای استفاده از الکترولیت لیتیوم نمک این الکترولیت‌ها از پلیمرهای جامد (spe)، پلی آکریلونایتریل (pan)، پلی متیل متاکریلات (pmma) یا پلی وینیلیدین فلوراید (pvdf) استفاده می‌شود.

الکترولیت های جامد به سه دسته قابل‌تقسیم بندی هستند:

Spe خشک

Spe ژله‌ای

Spe متخلخل

کاربرد باتری لیتیوم پلیمر:

باتری های لیتیوم پلیمر را می‌توان به هر شکل و حجم دلخواهی ساخت و این ویژگی باعث رونق بسیار زیاد این battery در حوضه وسایل قابل‌حمل نظیر battery لپ‌تاپ، گوشی، وسایل کنترل از راه دور نظیر هواپیماهای مدل، کوادکوپتر ها، ماشین‌های کنترلی مدل RC و غیره