باتری ها اشکال و ساختارهای متفاوتی دارند که هر کدام برای کاربرد به خصوصی تهیه شده اند. اما می توان به صورت کلی آن ها را به دو دسته قابل شارژ و غیرقابل شارژ تقسیم بندی کرد که در قسمت دوم معرفی انواع و اجزاء باتری ها به شرح هرکدام خواهیم پرداخت.
همچنین مشاهده کنید : معرفی انواع و اجزاء باتری (battery) (قسمت اول)
باتری های غیرقابل شارژ ( یک بار مصرف )
این نوع باتری ها که به باتری های خشک معروف اند ، تنها قادر به یک بار شارژ شدن هستند و بعد از یک بار تخلیه دیگر قابل استفاده نیستند. این باتری 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 ساده ترین و پرکاربرد ترین نوع در باتری ها هستند. باتری های قلمی یکی از انواع معروف آن است. battery های خشک برای کاربرد هایی که جریان کمی لازم دارند مورد استفاده قرار می گیرند نظیر کنترل تلویزیون ، ساعت دیواری و…
باتری های سکه‌ای ( coin cell )
زیرمجموعه باتری های نوع اول هستند که اکثر آن ها قابلیت شارژ مجدد ندارند. برای کاربردهایی که مصرف کمی دارند استفاده می شوند. مانند ساعت مچی ، دزدگیر ماشین و غیره. تکنولوژی ساخت آن‌ها متفاوت است به گونه ای که بعضی از آن‌ها مشابه باتری های لیتیومی و بعضی مشابه باتری های الکالین هستند. ولتاژ اسمی آن‌ها در صورت الکالین بودن 1.5 ولت و اگر لیتیومی باشند 3 ولت است.
حروف و اعداد به کاربرده شده روی این نوع باتری ها نشان دهنده اندازه ، ماده شیمیایی بکار رفته در باتری و نوع ساختار باتری است. باتری های سکه ای الکالین به صورت حرف ” L ” ، باتریهای سکه ای لیتیومی با حرف ” C ” نمایش داده می‌شوند. به عنوان مثال اگر نوشته های روی باتری cr1828 باشد یعنی آن باتری از نوع الکالین با ولتاژ اسمی 1.5 ولت و با قطر 18 میلی‌متر و ضخامت 2.8 میلی‌متر است.
معرفی انواع و اجزاء باتری های قابل شارژ :
پیشرفت علم باعث تولید باتری هایی با قابلیت شارژ دوباره شد که باتریهای ثانویه معروف اند. این گونه باتری ها پس از تخلیه با عبور جریان به صورت برعکس جریان دشارژ دوباره شارژ شده و قابل مصرف هستند. این‌گونه باتری ها که به دو دسته 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. پس از آن و با پیشرفت علم و گسترش تحقیقات در قرن بیستم. در دهه 1970، شرکت مخابراتی کام ست ( 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 بین المللی ، 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 مصرف کنندگان ارائه شدند. این باتری ها ، جایگزینی کوچک تر و ارزان تر از سلول‌های قابل شارژ نیکل-هیدروژن را فراهم کردند. شرکت تولید کننده 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 قابل انعطاف ، برای باتریهای لیتیوم-یون ساخته شد و باعث ظهور باتری « لیتیوم-پلیمر » یا « LiPo » شد.
باتریهای نیکل ـ کادمیوم ( ni-cd )
این نوع باتری های قابل شارژ با پایه نیکل هستند که در شکل‌ها و اندازه‌های مختلف تولید می‌شوند و نسبت به سایر باتریها قیمت بالاتری دارد و عموماً در وسایل پرمصرفی استفاده می‌شوند که قرار است مدت بسیار زیادی استفاده شوند ؛ زیرا این باتریها باید حداقل هفته ای یک بار شارژ کامل و دشارژ کامل شوند ، در غیر این صورت روزانه ۱% از توان آن‌ها کم می‌شود و درصورتی که این باتری ها برای چند روز در حالت شارژ بمانند ، آسیب می بینند. جریان دهی این نوع باتریها بین 500 تا 1000 میلی‌آمپر است. اما به دلیل سمی بودن فلز کادمیوم این باتریها جای خود را به باتری های هیبریدی نیکل ــ فلز داده است.
باتری های هیبریدی نیکل ـ فلز (ni-mh)
و این نوع باتریها جریان دهی بیشتری ( تا mAh4800 ) نسبت به battery های 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 به صورت 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 می شوند. اين باتریها وزن بيشتری دارند و دوام آن‌ها نسبت به باتریهای پايه ليتيوم و پايه نيكل كمتر است.
باتری لیتیوم ـ یون ( Li-Ion )
باتری های لیتیوم یون برای استفاده در دستگاه های قابل حمل نظیر گوشی ، لپ تاپ و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. این نسل از باتری ها برتری های زیادی نسبت به باتری های نسل قبل خود مانند ni-cd ( نیکل-کادمیوم ) و ni-mh ( نیکل-متال ) داشت مانند سبک تر بودن ( 3 تا 5 برابر ) ، دوام و ماندگاری بیشتر در هر بار شارژ و آزاد کردن 2 برابری انرژی به نسبت باتری های نسل قبل اما از طرف دیگر ایمنی کمتری نسبت به باتری های نسل قبل دارند و زود آتش می گیرند.
این نوع باتری 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 باتری کاملاً خالی شود تا عمر مفید آن کوتاه نشود. برای شارژ این نوع باتری ها می‌توان از جریان بالاتری نیز بدون آسیب به باتری استفاده کرد اما شارژ بیش از حد آن باعث صدمه زدن و خرابی و گاهی آتش گرفتن باتری می‌شود که این مشکل با قرار گرفتن مدارهای هوشمند با شارژ شدن کامل باتری خود به خود جریان ورودی به باتری را قطع می کنند و مانع آسیب دیدن به باتری می شوند.
ساختار باتری لیتیوم یون :
هر باتری دارای 3 بخش اصلی الکترود مثبت ، الکترولیت منفی و دی الکتریک است که در battery های لیتیوم یون ( Li-Ion ) الکترولیت مثبت از یک ترکیب لیتیومی مانند لیتیوم کبالت اکسید و الکترولیت منفی آن از کربن ساخته شده که فاصله بین آن‌ها با یک الکترولیت پوشیده شده و از هم جدا شده اند. در شکل زیر ساختار و شماتیک این‌گونه باتری نشان داده شده است.
باتری های لیتیوم پلیمر (Li-Po)
تولید باتری های لیتیوم- پلیمر به بعد از تولید همتایان خود یعنی باتریهای لیتیوم – یون آغاز شد. ساخت این نوع باتری ها اولین بار به سال 1970 برمی‌گردد. به گونه ای که از یک الکترولیت پلیمری جامد با ظاهری شبیه فیلم پلاستیکی تشکیل شده بود.
ساختار باتری های لیتیوم پلیمر :
در واقع تفاوت اصلی این نوع باتری ها با باتری های لیتیوم پلیمر در الکترولیت استفاده شده در آن‌هاست که این الکترولیت در باتری های لیتیوم پلیمر به صورت یک ماده پلیمری متخلخل است که در یک ژل الکترولیتی پوشیده شده است. به طور کلی به جای استفاده از الکترولیت لیتیوم نمک این الکترولیت ها از پلیمرهای جامد ( spe ) ، پلی آکریلونایتریل ( pan ) ، پلی متیل متاکریلات ( pmma ) یا پلی وینیلیدین فلوراید ( pvdf ) استفاده می‌شود.
الکترولیت های جامد به سه دسته تقسیم بندی می شوند :
- Spe خشک
- Spe ژله ای
- Spe متخلخل
کاربرد باتری لیتیوم پلیمر :
باتری های لیتیوم پلیمر را می توان به هر شکل و حجم دلخواهی ساخت و این ویژگی باعث رونق بسیار زیاد این باتری در حوزه وسایل قابل حمل نظیر باتری های لپ‌تاپ ، گوشی ، وسایل کنترل از راه دور نظیر هواپیماهای مدل ، کوادکوپتر ها ، ماشین‌های کنترلی مدل RC و غیره شده است.
