معرفی انواع باتری

باتری‌های مختلفی در اشکال، ابعاد، ولتاژ و ظرفیت‌های مختلف وجود دارند. به طور کلی تمامی باتری‌ها را در دو دسته اولیه و ثانویه دسته‌بندی می‌کنند.

مدت زمان مطالعه : ۶ دقیقه
تاریخ انتشار : ۱۴۰۰/۰۱/۰۹

مقدمه

منظور از باتری‌های اولیه، باتری‌هایی هستند که تنها یک بار قابل استفاده بوده و پس از اتمام ظرفیت، کاربردی ندارند.
البته مراکز خاصی وجود دارند که باتری‌های مصرفی را بازیافت کرده تا برای محیط زیست خطری ایجاد نکنند. باتری‌های ثانویه نیز باتری‌هایی هستند که پس از اتمام ظرفیت، قابلیت شارژ دوباره دارند.
البته توجه داشته باشید تعداد دفعات شارژ محدود بوده و پس از تعداد مشخصی عمل شارژ و دشارژ، باتری کارایی اولیه خود را از دست می‌دهد و دچار افت ولتاژ می‌شود. این امر به وضوح در باتری گوشی‌های هوشمند دیده می‌شود.

باتری‌های اولیه (یکبار مصرف – غیر قابل شارژ)

در نگاه اول ممکن است که باتری‌های اولیه، نسبت با مدل‌های ثانویه گران‌قیمت و قدیمی به حساب آیند. اما مزیت عمده آن‌ها این است که انرژی بیشتری در خود ذخیره می‌کنند و زمان دشارژ طولانی‌تری نسبت به ظرفیت مشابه در باتری‌های ثانویه دارند. به طور مثال یکی از کاربرد‌های اصلی باتری‌های اولیه، تامین انرژی ضربان‌سازهای قلب است که به مدت طولانی در بدن فرد دارای مشکل قلبی قرار می‌گیرد.

باتری روی کربن (Zinc – Carbon)

می‌توان گفت ارزان‌ترین نمونه باتری‌های اولیه که در زندگی روزمره از آن‌ها استفاده می‌کنیم، باتری‌های روی – کربن هستند.
باتری‌های یکبار مصرف روی – کربن حدود سال ۱۸۶۵ میلادی توسط مخترع فرانسوری «ژئورژ لکلانچ» (Georges Leclanché) اختراع شد. به همین دلیل بعضاً به این نوع باتری‌ها، سلول‌های لکلانچ نیز گفته می‌شود. این نوع باتری‌ها گرچه ارزان قیمت و برای کاربردهای معمولی مناسب‌اند، اما ظرفیت و عمر زیادی نداشته و نیاز به تعویض سریع و زودهنگام دارند.

باتری قلیایی (Alkaline)

باتری‌های اولیه قلیایی نسبت به باتری‌های روی-کربن ظرفیت و عمر بیشتری داشته که درنتیجه قیمتشان کمی بالا‌تر است.
الکترود مثبت در این نوع باتری‌ها از جنس منگنز اکسید (Manganese (IV) Oxide) و الکترود منفی از جنس روی (Zinc) ساخته شده است.
الکترولیت نیز محلول قلیایی غلیط پتاسیوم هیدروکسید (Potassium Hydroxide) است. الکترولیت مذکور باعث ایجاد خارش و سوزش چشم، پوست و مشکلات تنفسی شود. لذا باید مراقب بود تا این ماده از باتری به بیرون نشت نکند.

باتری دکمه‌ای (Button Battery)

باتری‌هایی با سلول‌های دکمه‌ای شکل که بیشتر به باتری‌ ساعت یا سکه‌ای معروف هستند، الکترود‌هایی مشابه باتری‌های قلیایی دارند با این تفاوت که ماده الکترولیت آن‌ها به جز مواد قلیایی، الکترولیت‌های دیگر نیز می‌تواند باشد.
الکترود منفی در این نوع باتری‌ها در انواع مختلف از روی یا لیتیوم ساخته شده است. الکترود مثبت نیز در مدل‌های مختلف از اکسید منگنز (manganese oxide)، اکسید نقره (silver oxide) یا اکسید مس (copper oxide) ساخته می‌شود.
مدل‌هایی از نوع این باتری‌ها با الکترود مثبت اکسید جیوه (mercury oxide) نیز وجود دارد که امروزه به دلیل خطر جیوه برای سلامتی انسان‌ها مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.

باتری‌های ثانویه (قابل شارژ)

تا قبل از همه‌گیر شدن تجهیزات الکترونیکی قابل حمل نظیر موبایل و لپتاپ، باتری‌هایی قابل شارژ، به دلیل دوام کم (زمان دشارژ پایین) از محبوبیت زیادی برخوردار نبودند. اغلب باتری‌های قابل شارژ در دهه ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ باتری‌های نیکل-کادمیوم (nickel-cadmium) و یا نیکل متال هیدرید (nickel-metal-hydride) بودند.
یکی از باتری‌های قابل شارژ پر مصرف در آن دوران که همچنان نیز از آن‌ها استفاده می‌شود، باتری‌های قابل شارژ سرب – اسید (lead-acid) است که در خودرو‌ها از آن‌ها استفاده می‌شود.

باتری سرب-اسید (Lead-Acid)

باتری‌های سرب – اسید که به نام باتری‌های ماشین در بازار موسوم هستند، غالباً از ۶ سول ۲ولت تشکیل شده‌اند که در مجموع، ولتاژ دو سر این نوع باتری‌ها ۱۲ ولت است. الکترود منفی در این نوع باتری‌ از جنس فلزی سرب متخلخل (اسفنجی شکل) و الکترود مثبت آن از اکسید سرب (lead Dioxide) است. ماده الکترولیت نیز اسید سولفوریک (Sulfuric Acid) است.

باتری نیکل کادمیوم (Nickel-Cadmium)

باتری‌های نیکل کادمیوم، به دلیل قیمت ارزانشان به طور عمده جایگزین باتری‌های یکبار مصرف ۱٫۵ ولتی در استفاده‌های عادی و روزمره شده‌اند.
باتری‌های نیکل کادمیوم توانایی صدها بار شارژ و دشارژ را دارند و در صورت استفاده مناسب می‌توانند در چندین سال عمر مفید داشته باشند. در این نوع باتری‌ها، الکترود مثبت از جنس nickel(III) oxide-hydroxide و الکترود منفی از جنس cadmium است. ماده الکترولیت نیز محلول قلیایی غلیط پتاسیوم هیدروکسید (Potassium Hydroxide) است.
باتری‌های نیکل کادمیوم دارای اثری موسوم به اثر حافظه (memory effect) در شارژ و دشارژ هستند. این امر بدین معنی است که برای بهره بردن بیشتر از این نوع باتری‌ها، ابتدا باید به طور کامل تخلیه (دشاٰرژ) شوند و سپس آن‌ها را دوباره شارژ کرد.
یکی از مشکلات این باتری‌ها خطرناک بودن فلز کادمیوم برای انسان و محیط زیست است.

باتری نیکل هیدرید فلز (Nickel Metal Hydride: NiMH)

باتری‌های نیکل هیدرید فلزی به روشی مشابه باتری‌های نیکل کادمیوم عمل می‌کنند. یکی از مزایای این نوع باتری‌ها این است که دارای اثر حافظه کمتری نسبت با باتری‌های نیکل کادمیوم هستند. همچنین نگرانی‌های کمتری برای محیط زیست ایجاد می‌کنند.

باتری لیتیوم یون (Lithium Ion)

باتری‌های لیتیوم یون، در حال حاضر سریع‌ترین نوع باتری‌های قابل شارژ بوده که در طیف وسیعی از تجهیزات الکترونیکی نظیر موبایل استفاده می‌شوند.
در مقام مقایسه، باتری‌های لیتیوم یون ظرفیتی دوبرابر نسبت به باتری‌های قابل شارژ نیکل کادمیوم در ابعاد مشابه دارند. همچنین ولتاژ بالاتری داشته و سازگاری خوبی با محیط زیست دارند. باتری‌های لیتیوم یون با استفاده مناسب می‌توانند تا چند سال عمر مفید داشته باشند. البته بر حسب تجربه اکثر کاربران تلفن‌های هوشمند، بازدهی مناسب باتری‌های لیتیوم یون با استفاده روزمره بین ۲ تا ۳ سال است.