طراحی وب سایت

باتری ها تقریبا همه جا هستند در تلفن های همراه، اتوموبیل ها، ماوس رایانه، لپ تاپ ها، دستگاه های بازی، تنظیم کننده ها، ریموت کنترل ها، دوربین ها و... . بسیاری از باتری هایی که در زندگی امروزی از آن ها استفاده می کنیم، از نوع باتری های قابل شارژ و دوستدار طبیعت (eco-aware) هستند.
فناوری باتری های قابل شارژ تقریبا بر اساس طراحی، قابلیت ها و ویژگی های دستگاه های حامل آنهاست. از نوت بوک ها و تلفن های همراه گرفته تا وسایل نقلیه دارای سوخت ترکیبی یا الکتریکی.
در تمام دنیا باتری های قابل شارژ کم کم جایگزین باتری های استاندارد aa و aaaمی شوند، با این حال هنوز افراد کمی می دانند این باتری ها چه طور کار می کنند و چگونه می توان از آن ها به بهترین نحو ممکن مراقبت کرد.
دانستنی های اساسی در مورد باتری ها
ما در اینجا قصد داریم بحث خود را بیشتر روی انواع استاندارد و عادی باتری های قابل شارژ متمرکز کنیم. اما پیش از آغاز این بحث، به چند نکته اساسی درباره نحوه کارکرد آن ها اشاره می کنیم.
ساختار باتری ها
هر باتری دارای 2الکترود است: یک آند (anode) و یک کاتد (cathode). در یک باتری شیمیایی معمولی، آند (که عموما متشکل از ترکیب فلزی روی است) توسط یک فرآیند شیمیایی اکسیده شده، موجب جاری شدن الکترون های آزاد در محیط الکترولیت باتری و به سمت قطب منفی آن می شود (تجزیه به یون یا در اصطلاح یونیزه کردن). این فرآیند با ایجاد یک شارژ مداوم مثبت در جهت کاتد، با رسیدن به انتهای مدار توسط قطب مثبت تقویت می شود.
باتری قابل شارژ در صورت معکوس شدن جریان الکترون ها، قادر است انرژی را ذخیره کند، به این دلیل که واکنش شیمیایی اکسیداسیون می تواند با به کار بردن الکتریسیته معکوس شود. البته توضیحاتی که ما در این باره می دهیم، بسیار مختصر است. فعل وانفعال های شیمیایی که درون باتری های قابل شارژ روی می دهد، بسته به نوع باتری متفاوت بوده و شرح کامل آن از حوصله این بحث خارج است.
امروزه انواع گوناگونی از باتری های قابل شارژ یافت می شود. باتری های سربی-اسیدی استاندارد اتوموبیل ها، اولین نمونه از انواع تجاری آنهاست. اما بیشتر باتری هایی که امروزه در وسائل الکترونیکی می یابید، جزو یکی از دسته های نیکل کادمیوم (nicad)، هیدروکسید فلزی نیکل (nimh) و لیتیوم یون (li-ion) هستند. اگر بتوانید این 3 نوع باتری را به خوبی بشناسید، به طور قطع شناسایی ساختار و عملکرد 90 درصد باتری های قابل شارژی که به صورت روزمره استفاده می کنید، بسیار ساده خواهد بود.
همه باتری های قابل شارژ به وسیله ظرفیت بازدهی انرژی و مقدار انرژی ای که به نسبت واحد وزن قادرند نگهداری کنند، شناسایی می شوند. باتری های مختلف ظرفیت بازدهی انرژی گوناگونی دارند. البته بهبود و پیشرفت در طراحی و تولید نیز می تواند بر میزان بازدهی انرژی آنها تاثیر مثبت بگذارد.
انواع باتری های قابل شارژ
1 باتری های نیکل / کادمیوم
باتری های نیکل/کادمیوم یا نایکد (nicad)، تقریبا از اولین نمونه های تجاری باتری های قابل شارژ بودند، (البته به غیر از باتری های قابل شارژ داخل اتوموبیل ها). 15سال پیش به راحتی می شد آنها را همه جا پیدا کرد. آند آنها از جنس هیدروکسید نیکل و کاتدشان از ترکیبات فلز کادمیوم است. بر اساس استانداردهای امروزی، باتری های نایکد ظرفیت بازدهی انرژی خیلی پایینی دارند، شاید 50وات ساعت بر اساس هر واحد کیلوگرم.
به هرحال نایکدها قابلیت دشارژی بسیار سریعی دارند و قادرند با سرعت زیادی دوباره شارژ شوند. بنابراین استفاده از آنها در وسایلی که از موتور بهره می برند، مانند ابزارهای فنی برقی، کاربرد دارد و بسیار رایج است. متاسفانه کادمیوم فلز سنگینی است و قابلیت سمیت بالایی دارد که این مساله از بین بردن یا بازیافت ایمن باتری های کهنه نایکد را بسیار مشکل می سازد.
اگر از آنها استفاده می کنید، هرگز نباید در حالت شارژ کامل برای مدت طولانی نگهداری شان کنید زیرا در این حالت روی صفحات سلول های آنها کریستال هایی تشکیل شده و باتری را از رسیدن به مرحله شارژ کامل بازمی دارد. به این نقطه ضعف باتری، اثر حافظه (memory effect) می گویند. بعد از 4 یا 5دفعه شارژ کامل، برای یک بار نیز اجازه دهید که کاملا دشارژ و خالی شده و دوباره آنها را شارژ کامل کنید. به این صورت عمر آنها طولانی می شود.
2 باتری های ترکیب هیدرات فلزی نیکل
این باتری ها شباهت زیادی به باتری های نیکل/کادمیوم دارند و nimh نامیده می شوند.
این روزها بیشتر باتری های قابل شارژ قلمی (aa) یا نیم قلمی (aaa) که در قفسه فروشگاه ها می بینید، از نوع nimh بوده و در وسایل نقلیه الکتریکی یا دارای سوخت ترکیبی نیز به وفور کاربرد دارند.
ظرفیت بازدهی انرژی این باتری ها 30 تا 40 درصد بیشتر از نایکدها بوده و کاربرد هیدرات آلیاژهای فلزی جاذب به جای کادمیوم کاتد، آنها را بی ضررتر و دوستدار محیط زیست کرده است.
این باتری ها با شارژ و دشارژ خیلی سریع هیچ سازگاری ندارند، بنابراین استفاده از یک شارژر با کیفیت هوشمند (اسمارت) یا چکه ای (trickle) می تواند طول عمر باتری و زمان و میزان نگهداری شارژ آن را طولانی تر کند. معمولا تعداد دفعات شارژ آنها محدود است. این باتری ها پیش از این که توانایی نگهداری شارژ کامل را از دست بدهند، می توانند برای 200 تا 300بار شارژ شوند.
به تازگی پیشرفت های حاصله در روش تولید، موجب بهبود کیفیت آنها شده است، در نتیجه باتری های قابل شارژ nimh که قابلیت شارژ تا 1000مرتبه را دارند نیز در دسترس هستند. پیشرفت های مشابهی نیز در قابلیت نگهداری شارژ، زمانی که به مدت طولانی بدون استفاده می ماند حاصل شده است. این باتری ها نیز از نظر نقطه ضعف «اثر حافظه» با نایکدها یکسان هستند با این تفاوت که اثر حافظه آنها به مراتب کمتر از نایکدها است. بنابراین شما مجبورید گهگاهی آنها را کاملا شارژ و دشارژ کنید.
3 باتری های لیتیوم / یون
در بیشتر وسایلی که دارای باتری های دائمی هستند، از جمله نوت بوکها و تلفن های همراه، عموما از باتری های نوع لیتیوم/یون استفاده می شود. معمولا قطب مثبت آنها اکسید لیتیوم کوبالت و قطب منفی شان کربن است که این ترکیب الکترودها باعث بهبود ایمنی و کارآیی آنها شده است. وزن سبک تر آنها نیز ظرفیت بازدهی انرژی بیشتری را نسبت به باتری های nimh (بیش از 100وات ساعت به نسبت هر کیلوگرم) برای آنها به همراه آورده است. البته مشکل نقطه ضعف اثر حافظه که در دو نوع باتری دیگر وجود داشت، در این باتری برطرف شده است.
این باتری ها زمانی که مورد استفاده قرار نمی گیرند، شارژ خود را خیلی زیاد از دست نمی دهند، اما به مرور زمان چه استفاده بشوند چه نشوند، به تدریج از ظرفیت نگهداری شارژ آنها کاسته می شود. بنابراین از خریداری باتری لی-یونی (li-ion) که بیشتر از یک سال از تاریخ تولید آن گذشته، خودداری کنید. با هر بار شارژ، الکترولیت باتری قابلیت لی-یون برای حرکت بین آند و کاتد، ضعیف تر و بتدریج از ظرفیت شارژ آن کاسته می شود. این مشکل هنگام نگهداری طولانی باتری در حالت شارژ کامل یا در حرارت بالای محیط، وخیم تر می شود. بهترین ترفند برای طولانی کردن عمر باتری لپ تاپ و موبایل این است که در صورت عدم استفاده طولانی مدت، آنها را در حالت نیمه شارژ نگهداری کنید.
ممکن است راجع به باتری های لیتیوم پلیمر نیز شنیده باشید. این باتری ها از نظر فنی جزو باتری های li-ion بوده و لی-پلی (li-poly) نامیده می شوند. الکترولیت آنها را داخل یک ترکیب پلیمرژل یا جامد نگهداری می کنند که باعث ایمنی و پایداری بیشتر آنها می شود. این باتری ها می توانند هر شکلی داشته باشند و به علت بی نیازی از پوشش فلزی متراکم، اغلب سبک تر نیز هستند. اما از سویی گران تر بوده و می توانند غلظت انرژی کمتری را نسبت به سلولهای لی-یون استاندارد نگهداری کنند.
آنها هم با این که نسبت به باتری های دیگر، بهترین هستند اما معایب و مشکلات خاص خودشان را دارند. حتما در سال های اخیر شنیده اید که هرازگاهی باتری لپ تاپ ها و تلفن های همراه خودبه خود آتش گرفته یا منفجر می شوند. علت این واقعه این است که باتری های لی-یون اغلب خیلی داغ می کنند و چنانچه جدا کننده داخل باتری درست عمل نکند و الکترولیت زیستی آن خارج شده و به واسطه حرارت یا جرقه آتش بگیرد، می تواند سلول های باتری را به آتش بکشاند.
جواد ودودزاده
منابع
http://www.hothardware.com
http://www.engadget.com
http://www.fudzilla.com

منبع : جام جم آنلاین  تاریخ : 9   خرداد   1389  شاخه : سخت افزار