با باتری ها بیشتر آشنا شویم!

با توجه به فراگیر شدن ابزارهای شارژی و کاربرد روز افزون آنها، داشتن اطلاعات کافی برای استفاده از این محصولات و متعلقات مرتبط با آنها به امری ضروری تبدیل شده است. ما در این مقاله تلاش می کنیم اطلاعات بیشتری در مورد ساختار، ویژگی ها و بهترین شیوه استفاده از باتری های شارژی در اختیار شما قرار دهیم.

ا سال ۱۹۶۰ میلادی فقط یک نوع باتری قابل اعتماد وجود داشت که از نوع سرب-اسید(۱) بود. بدلیل سنگین بودن سرب این باتری وزن زیادی داشت و بدلیل مایع بودن الکترولیت آن، باید بروش خاصی انبارش می شد. باتری های نیکل-کادمیوم(۲) (NiCd) حدود ۱۰۰ سال پیش اختراع شدند از دهه ۶۰ میلادی استفاده از آنها افزایش یافت اما تا سال ۱۹۸۰ طول کشید تا این باتری ها به آن عملکردی رسیدند تا در ابزارهای برقی قابل استفاده باشند. بدلیل اینکه در باتری های نیکل – کادمیوم از موادی استفاده می شود که برای محیط زیست مضر هستند، باتری های نیکل-متال-هایدرید(۳) (NiMH) که ضرر کمتری به محیط زیست وارد می کنند، تولید شدند و مورد استفاده قرار گرفتند. پس از سال ۲۰۰۰ بود که باتری های لیتیوم آیون(۴) (Li-lon) به بازار آمدند و تحول عظیمی در بازار ابزارهای شارژی ایجاد کردند.

قبل از اینکه بحث در رابطه با باتری ها را شروع کنیم بهتر است ابتدا توضیحی در مورد ساختار یک سلول باتری (۵) و سپس ولتاژ و ظرفیت آن بدهیم.
یک سلول باتری از قسمت های مختلفی تشکیل شده است. که در شکل (۱) آنها را مشاهده می کنید. مهمترین قسمت های آن عبارتند از:
بدنه(۶): یک استوانه فلزی است که الکترود، جدا کننده و الکترولیت درون آن قرار دارند و البته بدنه نقش قطب منفی را هم دارد. (آیتم ۷شکل۱)
الکترودها(۷): الکترودها همراه با جدا کننده بصورت یک رول هستند.
جداکننده(۸): یک نوار ایزوله کننده میان الکترودهاست. (آیتم۴ شکل۱)
الکترولیت(۹): واسطه ای است که واکنش الکتروشیمیایی میان الکترودها را امکان پذیر می سازد. (آیتم۶ شکل۱)
قطب ها: قطب ها ارتباط الکترودها را با خارج از باتری برقرار می سازند. در درون سلول الکترود منفی (آیتم۵ شکل۱) به بدنه سلول متصل است که قطب منفی را می سازد و الکترود مثبت (آیتم۳ شکل۱) به درب سلول که بالای آن است (آیتم۱ شکل۱) متصل است که قطب مثبت را می سازد.
ولتاژ: واحد اندازه گیری پتانسیل الکتریکی است. هر چه ولتاژ یک باتری بیشتر باشد سلول های بیشتری نیاز دارد و هر چه سلول های باتری بیشتر باشد اندازه و وزن آن بیشتر خواهد بود.
آمپر ساعت: واحد اندازه گیری ظرفیت باتری است. ظرفیت یک باتری نشان دهنده توانایی ذخیره سازی آن است. در صورتی که ظرفیت باتری یک آمپر ساعت باشد می تواند جریانی برابر یک آمپر را در مدت یک ساعت ارائه نماید. هر چه ولتاژ باتری بیشتر باشد ابزار دارای قدرت بیشتری خواهد بود و هر چه آمپر ساعت آن بالاتر باشد مدت زمان شارژ بودن باتری بیشتر خواهد بود.

در بیشتر موارد ظرفیت باتری ارتباط مستقیم با اندازه آن دارد. اما گاهی اوقات ممکن است چیز دیگری اتفاق بیافتد: باتری های قابل شارژ با ظرفیت متفاوت اندازه یکسانی دارند! علت این موضوع با یک مثال ساده قابل توضیح است:
اگر بخاطر داشته باشید نوارهای ضبط صوت قدیمی با اینکه اندازه یکسانی داشتند اما قابلیت ذخیره سازی صدا در آنها از ۴۵ تا ۱۲۰ دقیقه متغیر بود. تفاوت آنها در میزان نوار داخل قاب بود. در مورد سلول باتری ها هم همین وضعیت برقرار است. هر چه الکترود باتری نازک تر باشد میزان بیشتری  از آن داخل سلول جا می گیرد و باتری ظرفیت بیشتری خواهد داشت. معمولا الکترودهای نازک تر فرآیند تولید پیچیده تری دارند و هزینه تولید آنها بالاتر است و در نتیجه ظرفیت بالاتر باتری برابر است با قیمت بالاتر آن.
در ادامه برخی ویژگی های سه نوع باتری نیکل-کادمیوم، نیکل-متال-هایدرید و لیتیوم آیون را مقایسه می کنیم.

ولتاژ هر سلول

ولتاژ هر سلول این باتری ها عبارتست از ۱/۲ ولت برای باتری های نیکل کادمیوم و نیکل متال هایدرید و ۳/۶ ولت برای باتری های لیتیوم آیون. بنابراین برای اینکه یک باتری لیتیوم آیون به ولتاژی برابر یک باتری نیکل کادمیوم یا نیکل متال هایدرید برسد به سلول های کمتری نیاز دارد و در نتیجه با ولتاژبرابر وزن کمتر و اندازه کوچکتری خواهد داشت.

تخلیه شارژ(۱۰)

باتری های قابل شارژ در صورتی که بلااستفاده بمانند بصورت خودکار شارژ از دست می دهند. علت آن هم فرآیندهای الکتروشیمیایی است که درون سلول اتفاق می افتد. اگر چه میزان تخلیه شارژ باتری با تکنولوژی آن ارتباط مستقیم دارد اما بی ارتباط با دما هم نیست. هر چه دمای اطراف بیشتر باشد میزان تخلیه خودکار شارژ نیز بیشتر است.
در باتری های نیکل کادمیوم و نیکل متال هایدرید میزان تخلیه شارژ نسبتا بالاست. یک باتری کاملا شارژ شده نیکل کادمیوم در صورتی که دمای محیط برابر دمای اتاق باشد تقریبا ۱۰% از شارژ خود را در روز اول پس از شارژ از دست می دهد این میزان برای باتری نیکل متال هایدرید برابر ۱۵% است. پس از آن باتری نیکل کادمیوم بصورت روزانه ۵% از ظرفیت باقیمانده شارژ خود را از دست می دهد که این میزان برای باتری نیکل متال هایدرید برابر ۱% می باشد.
در میان تمام انواع باتری ها، باتری های لیتیوم آیون کمترین میزان تخلیه شارژ را دارند. در دمای اتاق تقریبا ۲% شارژ این باتری در طول یک ماه تخلیه می شود. این تخلیه شارژ بسیار پایین برتری بسیار مهمی در مقایسه با سایر باتری هاست چرا که کاربر می تواند بدون نیاز به شارژ مجدد، یک باتری را که مدت ها بلااستفاده انبارش شده است، استفاده نماید.

اثر باتری تنبل(۱۱)

این اثر در باتری های نیکل کادمیوم و نیکل متال هایدرید و در قطب مثبت آنها اتفاق می افتد. پس از یک دوره طولانی انبارش، ظرفیت باتری که همان میزان شارژ آن است کاهش می یابد. این اثر معمولا بسیار ضعیف است و با آموزش(۱۲) مجدد، باتری براحتی قابل برطرف شدن است. آموزش به معنای شارژ و دشارژ کامل باتری برای چندین بار متوالی است. اثر باتری تنبل زمانی به یک مشکل جدی مبدل می شود که باتری همواره بصورت ناقص شارژ شود. اینکار باعث کاهش ظرفیت باتری و کاهش مدت زمان استفاده ازآن می شود.
این اثر در باتری های نو نیز قابل مشاهده است. در فرآیند تولید باتری ها آنها را جهت تست ظرفیت یا کیفیت بصورت جزئی شارژ می کنند. باتری ها بسته به نوعشان (دارای پایه نیکل) اغلب برای بار اول کمتر از ظرفیت اسمی خود ظرفیت دارند. ماده فعال درون الکترودها فقط بکمک چندین بار شارژ و دشارژ فعال می شود.

اثر حافظه ای(۱۳)

این اثر فقط در باتری های نیکل کادمیوم و در قطب منفی آنها اتفاق می افتد و موجب کاهش ظرفیت این باتری ها می شود. در صورتی که باتری بصورت متوالی ناقص دشارژ شود، بخشی از الکترود غیر قابل استفاده می ماند و فرآیندی در سلول اتفاق می افتد که دشارژ شدن کامل باتری هنگام استفاده را مختل می کند بدین ترتیب باتری زودتر دچار کاهش ولتاژ می شود و باید مجددا شارژ شود. در صورتی که اثر خیلی حاد نباشد پس از چندین بار شارژ و دشارژ کامل با یک شارژ مخصوص مشکل رفع می شود. بهترین و اثربخش ترین محافظت در برابر این اثر نیز انجام کامل فرآیند شارژ و دشارژ در این نوع باترهاست.
پس بخاطر داشته باشید که برای باتری های دارای پایه نیکل (نیکل-کادمیوم و نیکل-متال-هایدرید) باید نکات زیر را رعایت کنید:
admin
ارسال دیدگاه