باتری های قابل شارژ چگونه عمل می کنند؟
باتری های قابل شارژ چگونه عمل می کنند؟
باتری یک نوع مبدل انرژی شیمیایی به الکتریکی می باشد و به عنوان منبع ذخیره انرژی الکتریکی استفاده می شود. ذخیره سازی این امکان را برای مصرف جریان متناوب فراهم می سازد. در واقع باتری منبع مناسبی برای ذخیره سازی و استفاده مجدد برق می باشد.
آشنایی با باتری های قابل شارژ:
در حال حاضر توسعه ابزار الکترونیکی نظیر گوشی های همراه و لب تاپ نیاز به باتری های قابل شارژ افزایش داده است. استفاده از باتری های لیتیومی امروزه با توجه به عملکرد و بازدهی مطلوب نسبت به سایر باتری ها متقاضیان زیادی را به سمت خود جذب کرده است. اکنون تحقیقات زیادی در مورد توسعه الکترود ها و الکترولیت برای باتری های لیتیوم یون انجام گرفته است و با ورود مواد نانو در عرصه تکنولوژی مسیر پیشرفت و طراحی باتری های نانو مواد همچنان ادامه دارد. اکنون استفاده از باتری های لیتیوم یون در اندازه های متفاوت برای مصارف مختلف صورت می گیرد.
انواع باتری های قابل شارژ:
باتری های سرب اسید:
در این نوع باتری واکنش شیمیایی جریان دارد و هر پیل 2 ولت جریان ایجاد می کند. این باتری از صفحات نازک سرب و اکسید سرب ساخته شده است که بین صفحات با فاصله کمی درون محلول رقیق اسید سولفوریک قرار دارند و این مجموعه درون یک محفظه پلاستیکی قرار می گیرد. به این محفظه پلاستیکی در اصطلاح سلول می گویند. از این باتری ها معمولا برای تولید برق خودرو استفاده می کنند.
باتری های نیکل کادمیوم:
این باتری ها نسبت به باتری های خشک قیمت بیشتری دارند. معمولا این باتری ها در اشکال و اندازه های مختلف با ولتاژ متفاوت تولید می شود. از این باتری ها در ابزار مختلف استفاده می شوند باید دانست که باتری های نیکل کادمیوم باید هر هفته کاملا خالی از شارژ شده و مجددا شارژ شوند اما در صورتی که چند روز متوالی در حال شارژ باشند آسیب می بینند.
لازم به ذکر است که فلز کادمیوم یک فلز کاملا سمی می باشد.
نیکل هیبرید فلز:
جریان خروجی این باتری ها نسبت به نیکل کادمیوم بیشتر می باشد. به عنوان مثال نوع قلمی باتری نیکل کادمیوم ( MAh1200 ) در مقایسه با باتری قلمی نیکل هیبرید (MAh 4800) جریان ایجاد می کند. از این باتری ها برای اتصال کوتاه نباید استفاده کرد زیرا باعث گرم شدن و آسیب باتری می شوند
لیتیم یون:
این باتری ها معمولا برای تلفن همراه و لب تاپ مورد استفاده قرار می گیرند. بسیار حساس می باشند و با کوچک ترین تغییرات ناگهانی مانند کاهش یا افزایش دما یا کشیده شدن جریان بیش از حد ممکن است به حالت انفجار در آیند. در رابطه با این باتری ها باید دانست که تا زمانی که صفحات درونی باتری دچار خوردگی نشود، قابلیت مصرف و شارژ شدن را دارند.
باتری های پلیمر لیتیم یون:
این باتری ها با باتری لیتیم یون شباهت بسیاری دارند و تفاوت اصلی آن نازک بودن این نوع باتری ها می باشد. از این جهت بسیار سبک بوده و در اندازه های خیلی کوچک تولید می شوند. در برابر شارژ بیش از حد و نشت مواد شیمیایی مقاوم بوده و هزینه تولید آن ها نسبت به باتری لیتیم یون گران تر می باشد. از این باتری ها در وسایل الکترونیکی سبک و گران مانند گوشی تلفن همراه استفاده می شود.
ولتاژ باتری های شارژی چیست؟
از مهم ترین پارامترها برای یک باتری ولتاژ آن می باشد. به وسیله ولتاژ می توانیم نسبت به کارایی باتری اطلاعات لازم را بدست آوریم. به عنوان مثال یک وسیله الکترونیکی 12 ولت باید یک باتری 12 ولتی داشته باشد و مقدار بیشتر یا کمتر ولت جهت راه اندازی وسیله مناسب نمی باشد.
ولتاژ چیست؟
ولتاژ با مفهوم اختلاف پتانسیل دو سر مثبت و منفی باتری می باشد که این مقدار عددی با علامت V و به شکل مستقیم می باشد. اغلب باتری ها از سلول های کوچک تر ساخته شده اند که با بستن آن ها به شکل سری یا موازی می توانیم ولتاژ مورد نظر را فراهم کنیم.
امروزه باتری های لیتیومی باولتاژ نامی 3?6 تا 3?8 ولت قابلیت شارژ 4?2 ولت را دارند. باتری های شارژی هرچه میزان سلول های ( حجم) بیشتری داشته باشد ظرفیت نگهداری شارژ بیشتر و شارژ خروجی بیشتری خواهند داشت.
شرکت دیوالت از نوعی باتری با نام فلکس ولت رونمایی کرد که با توجه به ولتاژ مورد نیاز ابزار الکتریکی می تواند ولتاژ را تنظیم کند. به این ترتیب باتری قابلیت مصرف برای هر نوع ابزار الکتریکی که ولتاژ کمتری دارند را نیز دارد.
سلول های 21700، 18650 و 20700 برای باتری های شارژی:
باتری های شارژی از ترکیب باتری های کوچک با نام سلول ایجاد شده اند این سلول ها مانند باتری قلمی هستند که در کنار یکدیگر قرار می گیرند و جریان و ولتاژ مورد نیاز برای ابزار الکتریکی را فراهم می کنند. سه نوع سلول عمده برای ابزار شارژی با کدهای 18650،20700 و 21700 معرفی شده اند. باتوجه به دو رقم ابتدای سمت چپ مقدار قطر باتری و سه رقم آخر طول باتری بر حسب میلیمتر تعیین می شود. بنابراین با توجه به قطر و طول باتری، می توانیم مقدار حجم باتری استوانه ای را بر حسب متر مکعب بدست بیاوریم. پس هرچه حجم باتری بیشتر باشد قابلیت ذخیره سازی و نرخ جریان افزایش می یابد.
ظرفیت باتری یعنی چه و ارتباط میان آمپر و آمپر ساعت در باتری شارژی چیست؟
باید دانست آمپر و آمپر ساعت دو موضوع کاملا جداگانه می باشند. آمپر ساعت ظرفیت باتری می باشد و می تواند مقدار انرژی که در خود ذخیره کند را نمایش دهد. آمپر ساعت هیچ ارتباطی با اندازه جریان وارد شده به دستگاه ندارد. بنابراین یک باتری به عنوان مثال می تواند 2 آمپر ساعت باشد، با این حال قادر است یک بار 4 آمپری را نیز تغذیه نماید. می توان گفت واحد آمپر ساعت یک مقیاس جهت نمایش دادن عمر باتری در هر مرتبه شارژ می باشد و رابطه ای با جریان مصرفی ابزار ندارد.
چه عاملی باعث داغ شدن باتری شارژی می شود؟
معمولا در دنیای الکترونیک باتری تحت عنوان یک منبع تغذیه با یک مقاومت کوچک در مدار نشان داده می شود. بنابراین باتری مقداری مقاومت داخلی در حدود 25 اهم دارد که با واحد اهم در دیتا شیت های باتری ها نمایش داده می شود.
وقتی دستگاه نیاز به توان بیشتر داشته باشد جریان بیشتری از باتری خواهد کشید و هرچه جریان بیشتر باشد مقداری ازمقاومت درونی تبدیل به گرما شده و تلف می شود. به عنوان مثال اگر جریانی که از باتری عبور می کند 3 برابر شود مقدار حرارت ایجاد شده در باتری 9 برابر می شود که این حرارت بر کیفیت باتری تاثیر می گذارد.
باید دانست که دما اثر نامطلوبی بر روی اندازه ولتاژ و ظرفیت ذخیره سازی باتری های شارژی می گذارد. همچنین اگر از وسیله الکترونیکی شارژی برای مدت طولانی استفاده نشود مقداری از شارژ آن کاهش می یابد که این کاهش ظرفیت با شارژ مجدد دوباره بر می گردد که به شکل دائمی نخواهد بود.