تبلیغات

باتري‌ها تقريبا همه‌جا هستند در تلفن‌هاي همراه، اتوموبيل‌ها، ماوس رايانه، لپ‌تاپ‌ها، دستگاه‌هاي بازي، تنظيم‌كننده‌ها، ريموت كنترل‌ها، دوربين‌ها و… . بسياري از باتري‌هايي كه در زندگي امروزي از آن‌ها استفاده مي‌كنيم، از نوع باتري‌هاي قابل شارژ و دوستدار طبيعت (Eco-Aware) هستند.

نوشته زیر، به قلم جواد ودودزاده در شماره این هفته کلیک به چاپ رسیده است.

فناوري باتري‌هاي قابل شارژ تقريبا بر اساس طراحي، قابليت‌ها و ويژگي‌هاي دستگاه‌هاي حامل آنهاست. از نوت‌بوك‌ها و تلفن‌هاي همراه گرفته تا وسايل نقليه داراي سوخت تركيبي يا الكتريكي.

در تمام دنيا باتري‌هاي قابل شارژ كم‌كم جايگزين باتري‌هاي استاندارد AA و AAAمي‌شوند، با اين حال هنوز افراد كمي مي‌دانند اين باتري‌ها چه‌طور كار مي‌كنند و چگونه مي‌توان از آن‌ها به بهترين نحو ممكن مراقبت كرد.

دانستني‌هاي اساسي در مورد باتري‌ها

ما در اينجا قصد داريم بحث خود را بيشتر روي انواع استاندارد و عادي باتري‌هاي قابل شارژ متمركز كنيم. اما پيش از آغاز اين بحث، به چند نكته اساسي درباره نحوه كاركرد آن‌ها اشاره مي‌كنيم.

ساختار باتري‌ها

هر باتري داراي 2الكترود است: يك آند (Anode) و يك كاتد (Cathode). در يك باتري شيميايي معمولي، آند (كه عموما متشكل از تركيب فلزي روي است) توسط يك فرآيند شيميايي اكسيده شده، موجب جاري شدن الكترون‌هاي آزاد در محيط الكتروليت باتري و به‌سمت قطب منفي آن مي‌شود (تجزيه به يون يا در اصطلاح يونيزه كردن). اين فرآيند با ايجاد يك شارژ مداوم مثبت در جهت كاتد، با رسيدن به‌انتهاي مدار توسط قطب مثبت تقويت مي‌شود.

باتري قابل شارژ در صورت معكوس شدن جريان الكترون‌ها، قادر است انرژي را ذخيره كند، به اين دليل كه واكنش شيميايي اكسيداسيون مي‌تواند با به‌كار بردن الكتريسيته معكوس شود. البته توضيحاتي كه ما در اين‌باره مي‌دهيم، بسيار مختصر است. فعل‌وانفعال‌هاي شيميايي كه درون باتري‌هاي قابل شارژ روي مي‌دهد، بسته به نوع باتري متفاوت بوده و شرح كامل آن از حوصله اين بحث خارج است.

امروزه انواع گوناگوني از باتري‌هاي قابل شارژ يافت مي‌شود. باتري‌هاي سربي-اسيدي استاندارد اتوموبيل‌ها، اولين نمونه از انواع تجاري آنهاست. اما بيشتر باتري‌هايي كه امروزه در وسائل الكترونيكي مي‌يابيد، جزو يكي از دسته‌هاي نيكل‌ـ‌كادميوم (NiCad)، هيدروكسيد فلزي‌‌ـ‌ نيكل (NiMH) و ليتيوم‌ـ‌يون (Li-ion) هستند. اگر بتوانيد اين 3 نوع باتري را به‌خوبي بشناسيد، به‌طور قطع شناسايي ساختار و عملكرد 90‌درصد باتري‌هاي قابل شارژي كه به‌صورت روزمره استفاده مي‌كنيد، بسيار ساده خواهد بود.

همه باتري‌هاي قابل شارژ به‌وسيله ظرفيت بازدهي انرژي و مقدار انرژي‌اي كه به نسبت واحد وزن قادرند نگهداري كنند، شناسايي مي‌شوند. باتري‌هاي مختلف ظرفيت بازدهي انرژي‌ گوناگوني دارند. البته بهبود و پيشرفت در طراحي و توليد نيز مي‌تواند بر ميزان بازدهي انرژي آنها تاثير مثبت بگذارد.

انواع باتري‌هاي قابل شارژ

1ـ باتري‌هاي نيكل / كادميوم

باتري‌هاي نيكل/كادميوم يا نايكد (NiCad)، تقريبا از اولين نمونه‌هاي تجاري باتري‌هاي قابل شارژ بودند، (البته به‌غير از باتري‌هاي قابل شارژ داخل اتوموبيل‌ها). 15سال پيش به‌راحتي مي‌شد آنها را همه جا پيدا كرد. آند آنها از جنس هيدروكسيد نيكل و كاتدشان از تركيبات فلز كادميوم است. بر اساس استانداردهاي امروزي، باتري‌هاي نايكد ظرفيت بازدهي انرژي خيلي پاييني دارند، شايد 50وات‌ساعت بر اساس هر واحد كيلوگرم.

به‌هرحال نايكدها قابليت دشارژي بسيار سريعي دارند و قادرند با سرعت زيادي دوباره شارژ شوند. بنابراين استفاده از آنها در وسايلي كه از موتور بهره مي‌برند، مانند ابزارهاي فني برقي، كاربرد دارد و بسيار رايج است. متاسفانه كادميوم فلز سنگيني است و قابليت سميت بالايي دارد كه اين مساله از بين بردن يا بازيافت ايمن باتري‌هاي كهنه نايكد را بسيار مشكل مي‌سازد.

اگر از آنها استفاده مي‌كنيد، هرگز نبايد در حالت شارژ كامل براي مدت طولاني نگهداري‌شان كنيد زيرا در اين‌حالت روي صفحات سلول‌هاي آنها كريستال‌هايي تشكيل شده و باتري را از رسيدن به مرحله شارژ كامل بازمي‌دارد. به اين نقطه‌ضعف باتري، اثر حافظه (Memory Effect) مي‌گويند. بعد از 4 يا 5دفعه شارژ كامل، براي يك‌بار نيز اجازه دهيد كه كاملا دشارژ و خالي شده و دوباره آنها را شارژ كامل كنيد. به اين صورت عمر آنها طولاني مي‌شود.

2ـ باتري‌هاي تركيب هيدرات فلزي‌ ـ‌‌ نيكل

اين باتري‌ها شباهت زيادي به باتري‌هاي نيكل/كادميوم دارند و NiMH ناميده مي‌شوند.

اين روزها بيشتر باتري‌هاي قابل شارژ قلمي (AA) يا نيم‌قلمي (AAA) كه در قفسه فروشگاه‌ها مي‌بينيد، از نوع NiMH بوده و در وسايل نقليه الكتريكي يا داراي سوخت تركيبي نيز به‌وفور كاربرد دارند.

ظرفيت بازدهي انرژي اين باتري‌ها 30 تا 40 درصد بيشتر از نايكدها بوده و كاربرد هيدرات آلياژهاي فلزي جاذب به جاي كادميوم كاتد، آنها را بي‌ضررتر و دوستدار محيط زيست كرده است.

اين باتري‌ها با شارژ و دشارژ خيلي سريع هيچ سازگاري ندارند، بنابراين استفاده از يك شارژر با كيفيت هوشمند (اسمارت) يا چكه‌اي (Trickle) مي‌تواند طول عمر باتري و زمان و ميزان نگهداري شارژ آن‌را طولاني‌تر كند. معمولا تعداد دفعات شارژ آنها محدود است. اين باتري‌ها پيش از اين‌كه توانايي نگهداري شارژ كامل را از دست بدهند، مي‌توانند براي 200 تا 300بار شارژ شوند.

به‌تازگي پيشرفت‌هاي حاصله در روش توليد، موجب بهبود كيفيت آنها شده است، در نتيجه باتري‌هاي قابل شارژ NiMH كه قابليت شارژ تا 1000مرتبه را دارند نيز در دسترس هستند. پيشرفت‌هاي مشابهي نيز در قابليت نگهداري شارژ، زماني‌كه به مدت طولاني بدون استفاده مي‌ماند حاصل شده است. اين باتري‌ها نيز از نظر نقطه‌ضعف «اثر حافظه» با نايكدها يكسان هستند با اين تفاوت كه اثر حافظه آنها به‌مراتب كمتر از نايكدها است. بنابراين شما مجبوريد گهگاهي آنها را كاملا شارژ و دشارژ كنيد.

3ـ باتري‌هاي ليتيوم / يون

در بيشتر وسايلي كه داراي باتري‌هاي دائمي هستند، از جمله نوت‌بوكها و تلفن‌هاي همراه، عموما از باتري‌هاي نوع ليتيوم/يون استفاده مي‌شود. معمولا قطب مثبت آنها اكسيد ليتيوم كوبالت و قطب منفي‌شان كربن است كه اين تركيب الكترودها باعث بهبود ايمني و كارآيي آنها شده است. وزن سبك‌تر آنها نيز ظرفيت بازدهي انرژي بيشتري را نسبت به باتري‌هاي NiMH (بيش از 100وات‌ساعت به نسبت هر كيلوگرم) براي آنها به‌همراه آورده است. البته مشكل نقطه‌ضعف اثر حافظه كه در دو نوع باتري ديگر وجود داشت، در اين باتري برطرف شده است.

اين باتري‌ها زماني كه مورد استفاده قرار نمي‌گيرند، شارژ خود را خيلي زياد از دست نمي‌دهند، اما به‌مرور زمان چه استفاده بشوند چه نشوند، به‌تدريج از ظرفيت نگهداري شارژ آنها كاسته مي‌شود. بنابراين از خريداري باتري لي-يوني (Li-ion) كه بيشتر از يك سال از تاريخ توليد آن گذشته، خودداري كنيد. با هر بار شارژ، الكتروليت باتري قابليت لي-يون براي حركت بين آند و كاتد، ضعيف‌تر و بتدريج از ظرفيت شارژ آن كاسته مي‌شود. اين مشكل هنگام نگهداري طولاني باتري در حالت شارژ كامل يا در حرارت بالاي محيط، وخيم‌تر مي‌شود. بهترين ترفند براي طولاني كردن عمر باتري لپ‌تاپ و موبايل اين است كه در صورت عدم‌استفاده طولاني مدت، آنها را در حالت نيمه‌شارژ نگهداري كنيد.

ممكن است راجع‌به باتري‌هاي ليتيوم پليمر نيز شنيده باشيد. اين باتري‌ها از نظر فني جزو باتري‌هاي Li-ion بوده و لي-پلي (Li-Poly) ناميده مي‌شوند. الكتروليت‌ آنها را داخل يك تركيب پليمرژل يا جامد نگهداري مي‌كنند كه باعث ايمني و پايداري بيشتر آنها مي‌شود. اين باتري‌ها مي‌توانند هر شكلي داشته باشند و به‌علت بي‌نيازي از پوشش فلزي متراكم، اغلب سبك‌تر نيز هستند. اما از سويي گران‌تر بوده و مي‌توانند غلظت انرژي كمتري را نسبت به سلولهاي لي-يون استاندارد نگهداري كنند.

آنها هم با اين‌كه نسبت به باتري‌هاي ديگر، بهترين هستند اما معايب و مشكلات خاص خودشان را دارند. حتما در سال‌هاي اخير شنيده‌ايد كه هرازگاهي باتري‌ لپ‌تاپ‌ها و تلفن‌هاي همراه خودبه‌خود آتش گرفته يا منفجر مي‌شوند. علت اين واقعه اين است كه باتري‌هاي لي-يون اغلب خيلي داغ مي‌كنند و چنانچه جدا‌كننده داخل باتري درست عمل نكند و الكتروليت زيستي آن خارج شده و به‌واسطه حرارت يا جرقه آتش بگيرد، مي‌تواند سلول‌هاي باتري را به آتش بكشاند.

2 دیدگاه ها

  1. با سلام سوالی دارم
    یک جفت باطری شارژی سونی cycleEnergy 2500 mAh خاکستری رنگ را 8000 تومان خریداری کردم
    برای اولین بار چه مدت در شارژ بگذارم؟
    با تشکر از شما.

نظر خود را بنویسید

لطفا نظر خود را بنویسید
لطفا نام خود را وارد کنید