مقالات, مقالات باتری و UPS
انواع باتری
دسامبر
در این مقاله قصد داریم در مورد انواع باتری صحبت کنیم.
فهرست مطالب
1- انواع باتری
2- باتریهای اولیه
3- باتریهای ثانویه
————————————————–
1- انواع باتری
انواع‌مختلفی از باتری با ساختارهای مختلف در دسترس‌است.
با اختراعات دستگاه‌های الکترونیکی مختلف، وسایل نقلیه الکتریکی، نیازهای ذخیره انرژی تجدید پذیر، فضا و برنامه‌های نظامی، انرژی باتری امروزه به‌عنوان تغذیه توان این نوع وسایل مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اگر به اطراف خود نگاه کنیم، می‌بینیم که دسته ای از باتری تقریباً در هر وسیله‌ای که در آن قرار دارد، مخفی شده‌است، ساعت دیواری ، تلفن‌های همراه ، لپ تاپ ، ساعت ، ماشین حساب ، اینورتر ، سشوار ، اسباب بازی و بسیاری موارد دیگر.
باتری‌ها با جدا کردن آنها از منبع برق، دستگاه‌ها را به صورت قابل حمل تبدیل می‌کنند.
باتریهای امروز عمر طولانی دارند و از ظرفیت ذخیره انرژی بالایی برخوردار هستند.
بانک‌های قدرت قابل حمل برای سفرهای طولانی به گزینه‌های ضروری تبدیل شده‌اند.
باتری‌ها در اندازه‌ها و شکل‌های مختلفی مانند دکمه، مسطح، گرد و منشوری ارائه‌می‌شوند. باتری‌ها هم غیر قابل شارژ و هم قابل شارژ هستند که باتریهای ثانویه خوانده‌می‌شوند.
در حالی که باتریهای اولیه را نمی توان یک بار بیشتر شارژ کرد، باتریهای ثانویه را می‌توان دوباره و دوباره شارژ نمود.
با این وجود باتریهای اولیه ارزان ، جمع و جور ، آسان برای استفاده هستند و نسبت به باتریهای ثانویه عمر طولانی‌تری‌دارند.
از آنجا که باتری‌ها در اندازه‌های مختلف ، مواد شیمیایی مورد‌استفاده و اشکال مختلف عرضه می‌شوند.
باتری
این اسامی با نامگذاری خاصی توسط موسسات IEC و ANSI فراهم شده‌اند
تا مشخصات آنها را مطابق نیاز ما درک‌کنند.
به‌عنوان مثال، شکل زیر را در نظر بگیرید.
همانطور که می بینیم روی باتری عبارت AA LR6 1.5V نوشته‌شده‌است .
حالا بگذارید مفهوم این نام یا کد را بررسی‌کنیم:
1- LR6 در اینجا کد استاندارد IECاست. زیرا L مخفف سیستم سری الکتروشیمیایی‌است؛ یعنی برای باتری قلیایی(آلکالاین) / MnO2 و R6 مخفف ابعاد فیزیکی‌است.
پیکربندی R6 به معنی باتری R گرد با حداکثر ارتفاع کلی 50.5 میلی متر و حداکثر قطر 14.5 میلی متر‌است.
2- AA یک نام برای باتریهای پیکربندی LR6 برای ANSIاست.
مثال دیگری از باطری دکمه‌ای با کد CR2025 را در شکل زیر در نظر بگیرید:
این کد IECاست که در آن C مخفف سیستم لیتیوم، R برای استوانه گرد ،20 به معنای قطر 20 میلی متر و 25 نشان‌دهنده ارتفاع 2.5 میلی متر‌است.
————————————————–
2- باتریهای اولیه
از مزایای سلولهای اولیه، اندازه و در دسترس بودن، کم بودن حجمشان در اشکال مختلف مانند استوانه‌ای ، دکمه‌ای ، مستطیلی و منشوری‌است،
و اینها دارای چگالی بالا، ماندگاری طولانی، سطح پایین تخلیه و قابلیت حمل‌هستند.
این باتری ها را نمی توان شارژ‌کرد.
تعداد بی شماری ازکاربرد های آن شامل ساعت، دستگاه های پزشکی، رادیو و سایر دستگاه‌های ارتباطی، برنامه های نانو، تراشه های حافظه و موارد دیگر‌است.
اگر سلول اولیه حاوی الکترولیت مایع نباشد، آن را “سلول خشک” می‌نامند.
یک سلول خشک حاوی الکترولیت خمیر مرطوب شده‌است. شکل بالا سطح مقطع باتری کربن روی را نشان می‌دهد.
برخی از‌انواع مختلف باتریهای اولیه و کاربردهای آنها در زیر مورد بحث قرار گرفته‌است:
سلول یا باتری روی- کربن / قلیایی (آلکالاین)/ MnO2
یکی از اولین شکل سلولهای خشک یعنی سلولهای کربن روی یا لکلانش تقریباً یک قرن است که مورد استفاده قرار گرفته‌است. اما اکنون آنها از رده خارج شده‌اند و با استفاده تجاری از باتریهای اولیه جدید مانند قلیایی(آلکالاین) / MnO2 به‌عنوان کاتدی که از ظرفیت و چگالی انرژی بالاتر و ماندگاری بیشتر برخوردار اند جایگزین شده‌اند
باتریهای اکسید جیوه ای
استفاده‌از باتریهای اکسید جیوه به دلیل پیامدهای خطرناک جیوه بر محیط بسیار محدود‌است. این باتری‌ها بعنوان آند از جنس روی / کادمیوم و اکسید جیوه به عنوان کاتد ساخته‌‌‌می‌شوند. به شکل استوانه‌ای و دکمه‌های تخت کوچک ارائه‌می‌شود. مصارفی به‌عنوان منبع کم انرژی در ماشین حساب‌ها ، رادیوهای قابل حمل ، ساعت ، دوربین و غیره دارند.
باتریهای اکسید نقره‌ای روی
در طراحی با باتریهای جیوه ای مشابه هستند اما از چگالی انرژی بالاتری برخوردار هستند. در دماهای پایین بهتر کار می کند. به طور عمده به‌عنوان باتری دکمه ای استفاده می شود و در تجهیزات عکاسی ، ساعت الکترونیکی ، سمعک و غیره کاربرد دارد.
باتریهای هوا روی
باتریهای فلزی هوا به دلیل چگالی بالای انرژی در صنعت باتری مورد توجه قرار‌گرفته‌اند. همچنین ، هیچ کاتد فعالی لازم نیست. با این حال ، ماندگاری ضعیف و حساسیت آن نسبت به عوامل خارجی مانند دما ، رطوبت و غیره باعث کاهش استفاده‌از آن می‌شود. کاربردهای آن در کاربردهای الکترونیک ، سیگنالینگ و پیمایش‌است.
باتریهای لیتیوم
از مزایای باتریهای لیتیوم بالاترین چگالی انرژی ، ماندگاری طولانی‌است
و می‌توان آن را در طیف وسیعی از دما استفاده‌کرد.
کاربردهای آن شامل دوربین ، ساعت ، ماشین حساب و دیگر وسایل های کم مصرف‌است.
————————————————–
3- باتریهای ثانویه
این باتری‌ها یک بار تخلیه می‌شوند و دوباره و دوباره با برق شارژ می‌شوند. به عنوان مثال شارژ باتری موبایل یا لپ تاپ. امروزه باتریهای ثانویه یا قابل شارژ همه جا هستند.
اینها به عنوان منبع تغذیه آماده به کار در UPS، اینورترها و منابع انرژی ثابت از یک طرف و همچنین به عنوان منبع اصلی کاربردهای بی شماری از قبیل موبایل ، لپ‌تاپ ، چراغ قوه ، لامپ‌های اضطراری و غیره استفاده‌می‌شوند.
برخی از‌انواع باتریهای قابل شارژ و کاربردهای‌آنها را می‌توان در زیر مورد بحث قرار داد:
انواع باتریهای سربی اسیدی
این باتری‌ها معمولاً در اینورترها، وسایل نقلیه الکتریکی، موتورهای احتراقی، برق اضطراری و‌کاربردهای باتری خورشیدی استفاده می‌شوند.
این نوع باطری‌ها حدود 40 تا 45 درصد از فروش باتری در سراسر جهان را تشکیل می‌دهند. در زیر برخی از‌انواع باتریهای اسید سربی براساس ساختار و کاربرد آورده‌شده‌است:
باتری استارت
اینها برای استارت موتورها مورد‌استفاده قرار می‌گیرند ، زیرا جریان‌های لحظه ای بزرگی را برای مدت زمانی کوتاه فراهم می‌کنند. دارای میزان نزخ تخلیه آهسته‌ای‌هستند. کاربرد هایشان در هواپیما ، کشتی ، وسایل نقلیه موتور دیزلی و غیره‌است.
باتری چرخه عمیق
برخلاف باتریهای ثابت که تخلیه آنها بسیار کم‌است ، باتریهای چرخه عمیق قبل از شارژ شدن تا 80٪ تخلیه کامل می‌شوند. سه نوع باتری با چرخه عمیق وجود‌دارد که عبارتند از: نوع flooded ، نوع الکترولیت ژل و سیلد AGM کاربردهای‌آن در کامیون‌های صنعتی ، چرخ دستی‌های گلف ، وسایل نقلیه برقی ، اتومبیل‌های معدن و غیره‌است.
باتریهای زیر دریایی
در زیردریایی‌ها استفاده می‌شود. تخلیه آن بین باتریهای چرخه عمیق و باطری‌های استارت، حدود 50٪است.
باتریهای ثابت
این شامل باتریهای نوع ذخیره انرژی‌است که در UPS ، اینورترها و باتریهای خورشیدی و غیره مورد‌استفاده قرار می‌گیرد.
باتریهای نیکل / کادمیوم(Ni-Cd)
مهمترین مزیت باتریهای نیکل-کادمیوم قابلیت اطمینان و ماندگاری طولانی‌است.
اینها به عنوان باتری یدکی ، به عنوان استارت‌های صنعتی ، کاربردهای خورشیدی فتوولتائیک و غیره استفاده‌می‌شوند.
باتریهای نیکل فلزی هیدرید NiMH
ظرفیت باتری NiMH بالاتر از نوع Ni-Cd است و نزدیک به باتری های Li-ion است.
باتریهای لیتیوم-یون
این باتری‌ها به دلیل داشتن شارژ زیاد ، چگالی انرژی بالا ، ماندگاری طولانی ، جریان تخلیه کم و کم هزینه بودن ، در صنعت مدرن الکترونیک قابل حمل ، عمدتاً لپ‌تاپ‌ها و موبایل‌ها به عنوان منبع اصلی انرژی مسلط شده‌اند.
کاربردهای آن شامل لپ تاپ ، رادیو ، تلفن همراه ، کاربردهای هواپیمای ، باتری خورشیدی ، وسایل نقلیه برقی ، ردیاب‌های معدن و غیره‌است.
انواع باتری رزرو
این باتری‌ها بیشتر در‌کاربردهای نظامی مورد‌استفاده قرار می‌گیرند تا منبع تغذیه‌ای بالا برای مدت کوتاهی برای موشک‌ها، اژدرها، پرتابه‌ها و غیره فراهم شود.
این باتری‌ها برای مدت زمان طولانی و در شرایط سخت محیطی در شرایط غیرفعال و رزرو می‌توانند بمانند. برای نگهداری طولانی مدت، از دشارژ داخلی آن جلوگیری‌می‌شود.
براساس مکانیزم فعال سازی آنها، اینها به طور عمده چهار نوع هستند مانند آب- فعال ، گرما- فعال ، الکترولیت- فعال و گاز- فعال.
سلول سوختی
این دستگاه گالوانیکی‌است که انرژی شیمیایی را به الکتریسیته تبدیل می‌کند. برخلاف سلولهای باتری، سوخت یا ماده فعال در صورت نیاز به طور مداوم تأمین می‌شود.
الکترودهای یک سلول سوختی مصرف نمی شوند، اما دارای خاصیت کاتالیزوری برای تأثیرگذاری بر روند شیمیایی هستند.
مواد آند عبارتند از سوخت‌های گازی یا مایع مانند هیدروژن، هیدروکربن، گاز طبیعی و غیره. از آنجا که این سوخت‌ها در موتورها استفاده‌می‌شوند ، از این رو در اصطلاح سلول سوختی هستند.
اکسیژن به عنوان کاتد استفاده‌می‌شود.
کاربردهایی شامل سیستم‌های قدرت قابل حمل ( 25W-5kW) در‌کاربردهای نظامی، کاربردهای‌مانند تلفن‌های بی‌سیم، رایانه‌ها، وسایل تفریحی، قایق‌ها، لیفتراک‌ها، سیستم‌های انتقال مواد و غیره را دارند.
انواع‌سلول‌های سوختی که بر اساس نوع الکترولیت مورد‌استفاده قرار می‌گیرند، به شرح زیر‌است:
1- سلولهای سوختی اسید فسفریک
2- سلولهای سوختی قلیایی
3- سلولهای سوختی کربنات مذاب
4- سلولهای سوختی غشایی پروتون مبادله
5- سلولهای سوخت جامد اکسید