شرکت آساطیف، نیروی کارآزموده و متبحر کارشناسی الکترونیک و مخابرات در بخش نصب و راه اندازی استخدام می کند. تلفن تماس : 32232280

باتری ها انواع گوناگونی دارند. باتری خشک، باتری نیکل کادمیوم (Ni-Cd)، باتری نیکل متال هایدرید (Ni-MH)، باتری لیتیوم (Li)، باتری اسیدی، سلول های الکترو شیمیایی و باتری خورشیدی از انواع باتری ها هستند. کاربرد باتری ها برای فعّال کردن مدار است (یعنی روشن کردن و به کار افتادن مدار)؛ به طوری که تمام مدارهایی که با باتری کار می کنند، بدون باتری باید دور انداخته شوند (مثل ساعت، تلفن همراه و…).

نکته: منظور از شارژ باتری، پر شدن باتری و منظور از دشارژ باتری، خالی شدن باتری می باشد.

1) باتری های خشک یا الکالاین (Alkaline ) :

این نوع باتری ها قابل شارژ نیستند. یکی از پر کاربردترین نوع باتری ها هستند و انواع گوناگونی دارند. باتری های لکلانشه و بعضی از باتری های قلیایی از انواع باتری خشک محسوب می شوند. باتری قلمی معروف ترین نوع این باتری ها است که در اکثر وسایل الکترونیکی از قبیل ساعت دیواری، کنترل تلویزیون و… بکار می رود. باتری های خشک معمولاً برای مدارهایی که جریان کمی مصرف می کنند و ایده آل هستند.

قطب مثبت در باتری های خشک لکلانشه یک میله ی گرافیتی در مرکز باتری است و قطب منفی آن، لایه ی نازکی از فلز روی در اطراف باتری است که معمولاً زیر پوششی از پلاستیک و یک لایه ی حلبی قرار دارد و تا هنگامی که قطب منفی باتری (که همان فلز روی است)، خورده نشود، از باتری می توان جریان کشید و وقتی که قطب منفی باتری کاملاً از بین رفت، باتری کار نمی کند.

نکته:با تعویض فلز روی در اطراف باتری، می توان باتری را دوباره استفاده کرد ولی معمولاً کسی این کار را انجام نمی دهد.

اگر جریان زیادی از باتری خشک کشیده شود، به سرعت دشارژ می شود و ولتاژ باتری شروع به کم شدن می کند در این صورت عمر مفید باتری کاهش می یابد.

نکته: علت این کاهش ولتاژ این است که در درون باتری و در اطراف کاتد (قطب مثبت) و آند (قطب منفی) گازهایی مانند هیدروژن (H2) و آمونیاک (NH3) تولید می شود که لایه ای عایق در داخل باتری ایجاد می کنند و مانع از عبور جریان می شوند.

نکته: یکی از معایب باتری های لکلانشه، تولید گازهایی در داخل باتری و وقوع واکنش های نا خواسته است.

در باتری های قلیایی هیچ واکنش نا خواسته ای در داخل باتری رخ نمی دهد به همین دلیل می توان از این باتری ها برای مدت بیشتری استفاده کرد.

قطب مثبت در این باتری ها مخلوطی از گرافیت (C) و اکسید منگنز (MnO2) است که در اطراف باتری و زیر پوششی یک لایه ی پلاستیکی و یک لایه ی حلبی قرار دارد و قطب منفی این نوع باتری یک میله ی برنجی در وسط باتری است که با خورده شدن آن باتری از کار می افتد.

نکته: در همه ی باتری ها، تا هنگامی که قطب منفی باتری خورده نشود، باتری کار می کند.

2) باتری Ni-Cd (نیکل کادمیوم):

نوعی از باتری های قابل شارژ هستند که قیمت بالاتری نسبت به باتری های خشک دارند. این نوع باتری ها در شکل ها، اندازه ها و ولتاژ های گوناگونی ساخته می شوند. این نوع باتری ها در وسایلی کاربرد دارند که دائماً استفاده می شوند زیرا این باتری ها باید حداقل هفته ای یک بار شارژ کامل و دشارژ کامل شوند زیرا در غیر این صورت روزانه 1% از توان آنها کم می شود و در صورتی که این باتری ها برای چند روز در حالت شارژ بمانند، آسیب می بینند. نوع قلمی این باتری ولتاژ 1/25V تولید می کند.

جریان دهی باتری های نیکل کادمیوم را با میلی آمپر ساعت (mAh) مشخص می کنند و جریان دهی بیشتر باتری های نیکل کادمیوم بین 500mAh تا 1000mAh می باشد. آمپر ساعت به این معنا است که یک باتری در یک ساعت چقدر جریان می تواند به مدار بدهد؛ مثلاً اگر جریان دهی یک باتری 500mAh باشد، به این معناست که آن باتری می تواند در یک ساعت 500mA جریان به مدار بدهد و اگر در یک ساعت از این مقدار جریان بیشتری از باتری کشیده شود، در این صورت ولتاژ باتری رو به کاهش می گذارد و در یک ثانیه می توان جریان 500mAh÷60min=8/34mA از این باتری کشید که جریان بسیار کمی است ولی بعضی از باتری های نیکل کادمیوم بزرگ می توانند تا 14/4Ah جریان تولید کنند (در هر ثانیه 240mA).

3) باتری نیکل متال هیبرید  (Ni-MH):

این نوع باتری(nickel-metal hybride) جریان دهی بیشتری نسبت به باتری نیکل کادمیوم دارد. مثلاً نوع قلمی باتری نیکل کادمیوم تا حدود 1200mAh جریان تولید می کند ولی نوع قلمی باتری Ni-MH تا حدود 4800mAh جریان تولید می کند!

هشدار خیلی مهم: کادمیوم یک فلز بسیار سمّی است.

***هشدار: هرگز باتری های Ni-Cd و Ni-MH را اتصال کوتاه نکنید چون ممکن است آسیب ببینند (چون هنگام اتصال کوتاه کردن این باتری ها جریان بسیار زیادی از باتری کشیده می شود. عبور این جریان زیاد از باتری می تواند به باتری آسیب برساند و باعث گرم شدن باتری می شود).

4) باتری لیتیوم (Li):

باتری لیتیوم در دو نوع قابل شارژ و غیر قابل شارژ وجود دارد. نوع غیر قابل شارژ این باتری که به آن باتری لیتیوم می گویند، عمر طولانی دارد و خیلی کم دشارژ می شود بنابراین از آن در ساعت مچی، باتری ماشین حساب و وسایل مشابه استفاده می کنند. باتری لیتیوم نمونه ای از باتری های قلیایی است. اگر بر روی یک باتری کلمه ی Li درج شده باشد به این معناست که آن باتری، باتری لیتیوم خشک (غیر قابل شارژ) می باشد.

به نوع قابل شارژ باتری لیتیومنیزدو نوع هستند:

الف) لیتیوم-یون (Li-ion): باتری Li-ion در تلفن های همراه، لپ تاپ ها و وسایل مشابه استفاده می شود چون این وسایل دائماً در حال استفاده هستند. این باتری ها بسیار حساس می باشند و با کوچکترین تغییرات ناگهانی ای مانند افزایش و یا کاهش دما و یا کشیده شدن جریان بیش از حد، منفجر می شوند!!! (در بعضی از لپ تاپ ها این اتفاق رخ داده است!). تا هنگامی که صفحات داخلی این نوع باتری خورده نشود، می توان این باتری را مورد استفاده قرار داد و آن را شارژ کرد.

ب)پولیمر لیتیوم ـ یون (Li-Ion polymer ):باتریهای پولیمر لیتیم ـ یون که گاهی به Li-Poly یا Lipo نیز مشهورند ، اساسا شبیه به باتریهای لیتیم ـ یون هستند . اختلاف اصلی در آن است که پولیمرهای لیتیم ـ یون بسیار نازکتر هستند ،با اندازه هایی به کوچکی یک میلیمتر . باتریهای پولیمر لیتیم ـ یون بسیار سبک نیز هستند و در برابر شارژ بیش از حد و نشت مواد شیمیایی نیز مقاومترند . اما تولید آنها گرانتر از باتریهایلیتیم ـ یون تمام می شود و چگالی انرژی پایین تری دارند . باتریهای پولیمر لیتیم ـ یون بیشتر دروسایل الکترونیکی سبک وزن و گران قیمت مانند گوشیهای موبایل به کار می روند .

5) باتری های اسیدی:

همانطور که از نام این باتری ها پیداست، این باتری ها از صفحات فلزی و اکسید فلزی ساخته شده اند که این صفحات در محلولی از اسید ضعیف و آب قرار دارند. باتری اتومبیل و باتری موتور نمونه هایی از این باتری ها هستند. باتری های اسیدی قابل شارژ می باشند و می توان آنها را شارژ کرد.

باتری خودرو : باتری خودرو نوعی باتری سربی-اسیدی است که از صفحات نازک سرب و اکسید سرب IV تشکیل شده است که این صفحات با فاصله ی کمی از هم در داخل محلول رقیقی از اسید سولفوریک (H2SO4) قرار دارند و این مجموعه در درون محفظه ی پلاستیکی واقع شده است که به این محفظه ی پلاستیکی، سلول می گویند.

باتری اتومبیل از به هم بسته شدن 6 سلول به وجود می آید که هرکدام از این سلولها 2V برق تولید می کنند و در مجموع 12V برق توسط این سلولها تولید می شود. در هر سلول کاتد (قطب منفی باتری) فلز سرب است و آند (قطب مثبت باتری) سرب IV اکسید است. وقتی از باتری جریان کشیده می شود، کاتد شروع به خورده شدن توسط اسید می کند و به سولفات سرب که به صورت گرد سفید رنگی است، در اطراف الکترودها (کاتد و آند) تجمع پیدا می کند تا هنگامی که این گرد سفید مانع از خورده شدن کاتد بشود، ولتاژ سلول شروع به کاهش می کند (با خورده شدن کامل آند هم این اتفاق تکرار می شود) و در این صورت باید باتری را شارژ کرد به این صورت که یک ولتاژ خارجی در حد13V باید به باتری اعمال کرد تا مجدداً آن گرد سفید رنگ به فلز سرب تبدیل شود و اسید سولفوریک دوباره تولید شود. عملیات شارژ و دشارژ هر سلول را می توان بارها تکرار کرد.

نکته: همانطور که قبلاً هم گفته شد، همیشه تا کاتد باتری به طور کامل خورده نشود، از باتری می توان جریان کشید.

6) سلول های الکترو شیمیایی:

در حالت کلی دو نوع سلول الکترو شیمیایی وجود دارد:

* سلولهای گالوانی (ولتایی):

سلول های گالوانی به دو دسته تقسیم می شوند:

الف) سلول های گالوانی نوع اوّل: تمام باتری های خشک و سلول های سوختی (که در ادامه ی این مبحث آمده است) از جمله سلول های گالوانی نوع اوّل هستند زیرا با تمام شدن واکنش دهنده های آن (یعنی خورده شدن قطب منفی در باتری های خشک و تمام شدن گاز در سلول های سوختی) دیگر نمی توان از آنها استفاده کرد.

ب) سلول های گالوانی نوع دوم: مانند سلول های سوختی که در این سلول ها از واکنش دادن دو گاز در داخل محفظه ای بسته، می توان انرژی الکتریکی بدست آورد. این دو گاز می توانند اکسیژن و هیدروژن و یا گاز شهری (متان=CH4) باشد. کاربرد سلولهای سوختی در فضاپیماها و… می باشد.

نکته: باتری 9V نیز نوعی باتری است که به صورت قابل شارژ و غیر قابل شارژ وجود دارد. در شکل زیر یک باتری 9V را مشاهده می کنید:

برای اینکه جریان الکتریکی پیوسته ای در یک رشته سیم برقرار شود وسیله ای لازم است که بتواند اختلاف پتانسیل بین دو سر سیم را ثابت نگه دارد. پیل های شیمیایی و ژنراتورهای الکتریکی از جمله این وسایل هستند. در این جا با بعضی از پیل های شیمیایی و طرز کار آنها به طور خلاصه آشنا می شوید.پیل شیمیایی، چنانکه از نامش پیداست، انرژی حاصل از یک واکنش شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند .

پیل ساده

 نوع ساده آن از دو میله غیر هم جنس رسانا تشکیل یافته است که در محلولی از اسید یا باز و یا نمک به نام الکترولیت فرو برده شده اند که ساده ترین نوع آن پیل ولتا می باشد که اولین بار توسط ولتا فیزیکدان ایتالیایی اختراع شد و پس از تکمیل به صورت دو میله مس و روی در آمد که در محلول رقیقی از اسید سولفوریک درون یک ظرف شیشه ای فرو برده شده اند.

وقتی که دو تیغه مس و روی با یک رشته سیم به هم متصل می شوند، حل شدن تیغه روی در محلول اسید سولفوریک به آرامی آغاز می شود و اطراف تیغه مس حبابهای ریز ئیدروژن تشکیل می گردد. هم زمان با این عمل، جریان الکترونها در سیم از روی به طرف مس برقرار می شود. هم زمان با ورود یون های روی به محلول اسید، یون های ئیدروژن نیز به تعداد هم ارز یون های روی به سوی تیغه مس می روند و بر سطح آن جمع می شوند و پس از گرفتن الکترون از تیغه مس به صورت اتم های خنثی در آمده و به شکل حبابهای ریز ئیدروژن اطراف تیغه را فرا می گیرند.

تیغه مس که به این طریق الکترون از دست می دهد بار الکتریکی مثبت پیدا می کند و آماده جذب الکترون های آزاد تیغه روی از راه سیم رابط بین دو تیغه می گردد.

پیل لکلانشه

الکترولیت این پیل به جای اسید سولفوریک رقیق، محلول کلرید آمونیم (نشادر) و الکترودهای آن یک میله کربن و یک تیغه روی است.برای جلوگیری از پلاریزاسیون پیل، میله کربن را درون یک کیسه پارچه ای کوچک یا یک ظرف استوانه ای شکل سفالین که محتوی گرد بی اکسید منگنز و کربن است می گذارند.میله کربن قطب مثبت و تیغه روی قطب منفی این پیل را تشکیل می دهد.که اولین بار توسط لکلانشه دانشمند فرانسوی در سال 1865 میلادی اختراع شده است.

پیل خشک

پیل هایی که در چراغ قوه های دستی یا رادیوهای کوچک باتری دار مورد استفاده قرار می گیرند پیل خشک نامیده می شوند. این پیل ها از نوع پیل لکلانشه هستند با این تفاوت که در آنها به جای محلول نشادر، از خمیری متشکل از نشادر و یک ماده ژلاتینی بی اثر استفاده می شود. ظرف محتوی این خمیر از روی ساخته می شود که خود قطب منفی پیل را تشکیل می دهد. قطب مثبت آن میله ای از جنس کربن است که برای جلوگیری از پلاریزاسیون پیل اطراف آن را با گرد فشرده ای از مخلوط بی اکسید منگنز و کربن می پوشانند. برای جلوگیری از خشک شدن خمیر، قسمت بالای پیل را با یک ورقه فیبر توسط قیر

یا چیز دیگر کاملا مسدود می کنند.

باتری سربی

باتری های اتومبیل از نوع  باتری های سربی هستند. قطب های این نوع باتری از صفحه های مشبکی ساخته می شود که جنس آن ها  آلیاژ سرب و آنتیموان است. درون حفره های این صفحه ها را از مواد زیر با فشار پر می کنند:

صفحه های قطب مثبت را با خمیر Pb3O4 (به نام صنعتی سرنج )

صفحه های قطب منفی را با خمیر PbO(به نام صنعتی لیتارژ)

و صفحه ها درون ظرفی محتوی اسید سولفوریک قرار داده می شوند.

این باتری ها قابلیت شارژ و دوباره استفاده شدن را دارند.

باتری قلیایی(باتری نیکل – کادمیم)

در باتری های قلیایی به جای الکترولیت اسید، از محلول قلیایی پتاس سوز آوز (ئیدروکسید پتاسیم) استفاده می شود. قطب مثبت باتری قلیایی صفحه هایی از جنس ئیدروکسید نیکل و قطب منفی آن آهن یا کادمیم است. دوام باتری های قلیایی خیلی بیشتر از باتری های سربی است و بر خلاف باتری های سربی وقتی از آنها جریان زیاد گرفته شود آسیب نمی بینند.

باتری پولیمر لیتیم ـ یون

باتریهای لیتیم از لیتیم در حالت فلزی آن استفاده می کنند تا به یک چگالی انرژی بسیار بالا دست پیدا کنند ، در نتیجه مدت عمل طولانی و طول عمر نگهداری (در قفسه ) زیادی دارند . باتریهای لیتیم می توانند پس از پنج سال عدم استفاده تا ۹۷ درصد از ظرفیت اسمی خود را حفظ کنند. باتریهای لیتیم بهترین جایگزین برای باتریهای قلیایی استاندارد دوربینهای دیجیتال ، دستگاهای پخش MP۳ و سایر وسایل الکترونیکی هستند

باتری لیتیوم مورد استفاده در سیستم های خودرو الکتریکی ، لپ تاپ ها و تلفن های همراه می باشند.

خطرات و نقايص مربوط به باتری

  • انفجار
  • نشتی
  • ملاحظات زيست محيطی

انفجار: پديده انفجار باتری عموماً ناشی از عدم کاربرد يا کارکرد صحيح باتری است. به عنوان مثال تلاش برای شارژ نمودن مجدد باتری های يک بار مصرف يا غير قابل شارژ اتصال کوتاه نمودن دو قطب مثبت و منفی باطری می تواند باعث انفجار اين منبع انرژی الکتريکی شود.

نشتی: در بعضی از باتری ها از مقوا، فلز روی و مواد شيميایی استفاده می شود. واکنش شيميايی درون باتری در مدت زمان طولانی، باعث خروج و نشت مواد شيميايی داخل باتری به بيرون شده و ايجاد خوردگی شيميایی در قطعات فلزی دستگاه ها که اطراف باتری قرار دارند می نمايد.

ملاحظات زيست محيطی: افزايش استفاده از باتری ها و کاربردهای وسيع آن باعث افزايش زباله های صنعتی و مشکلات زيست محيطی جديد اين محصول شده است. توليد کنندگان باتری از مواد شيميايی خطر ناک برای ايجاد کارايي بهتر باتری های توليدی خود استفاده می کنند. زباله های باطری باعث بالا رفتن آلودگی محيط زيست به سموم مهلک فلزی باتری ها شده است.

http://yon.ir/asatg05