باتري

باتري يا پيل الكتريكي (ولتاييك) منبعي از انرژي پتانسيل الكتريكي است كه در درون آن با انجام واكنش‌هاي شيميايي، انرژي شيميايي به انرژي الكتريكي تبديل مي‌شود، اين انرژي در قطب‌هاي باتري قابل دريافت است. انرژي قابل دريافت در قطب‌هاي باتري به ازاي يكاي بار الكتريكي را نيروي محركه الكتريكي (Electromotive force يا emf) باتري مي‌گويند و آن را با يكاي ولت اندازه‌گيري مي‌كنند. قطب مثبت باتري را كاتد و قطب منفي آن را آند مي‌نامند. (در فرهنگ عاميانه به قطب‌ها، سر مثبت و سر منفي نيز گفته مي‌شود).

كاركرد باتري

معمولاً هر باتري از يك ياچند سلول كوچك داخلي تشكيل شده‌است، در باتري‌ها ممكن است سلول‌ها براي افزايش جريان با هم موازي شده يا براي افزايش ولتاژ با هم سري شوند، هر سلول شامل دو نيم سلول است كه به صورت سري توسط ماده‌اي الكتروليت -شامل يون‌هاي مثبت و يون‌هاي منفي - كه رساناي الكتريكي مي‌باشد به هم متصل‌اند. با اتصال باتري به مصرف‌كننده يون‌هاي منفي از طريق سيم هادي به مصرف‌كننده وارد شده و بعد از ايجاد انرژي در آن (انرژي گرمايي بر اثر عبور از يك مقاومت يا انرژي جنبشي بر اثر القا يا انرژي نور بر اثر پرتاب و…) به سمت يون‌هاي مثبت حركت مي‌كنند و به تدريج يون‌هاي مثبت (كه در اينجا حفره‌ها هستند) را خنثي مي‌كنند. با گذشت زمان يون‌هاي مثبت بيشتري خنثي شده و به تدريج انرژي باتري كم شده و مقاومت داخلي آن افزايش مي‌باشد در اين حالت بعد از گذشت مدت زماني كه معمولاً با آمپر ساعت باتري مشخص مي‌شود باتري به صورت كامل تخليه مي‌شود. مثلاً يك باتري ۶۰ آمپر ساعت مي‌تواند ۶۰ آمپر را تا يك ساعت تأمين كند، اين باتري بعد از گذشت يك ساعت و با كشيدن جريان ۶۰ آمپر از ان به صورت كامل تخليه مي‌شود. با كاهش جريان دريافتي از باتري مي‌توان مدت زمان كارايي آن را افزايش داد، در اين حالت بايد پارامترهاي مانند دما، لزرش و مقدار تنش موجود در جريان را نيز در زمان نهايي لحاظ كرد. به عنوان مثال باتري ۶۰ آمپر ساعتي در حالت تئوري بايد جريان ۲۰ آمپر را براي مدت زمان ۳ ساعت تأمين كند در حالي كه با توجه به ساختار باتري و همچنين دماي محيط ممكن است اين زمان تا نيم ساعت نيز كاهش يابد.

تقسيم‌بندي باتري‌ها

بر اساس شرايط محيطي و شرايط الكتريكي مورد استفاده بايستي از باتري‌هاي متفاوت استفاده كرد كه داراي مشخصات گوناگون تحت شرايط دشارژ مي‌باشند انواع باتري از نظر كاربرد عبارت اند از:

• باتري‌هاي خورشيدي كه شارژ آن‌ها تابع قوانين خاص است.
• باتري‌هاي مورد استفاده در. ups و لپ‌تاپ و موبايل كه توانايي تأمين يك جريان ثابت براي مدت زمان طولاني را دارند.
• باتري‌هاي اتومبيل، ليفتراك و موتورسيكلت كه مي‌توانند جريان زيادي را در مدت زمان كوتاه جهت استارت تأمين كنند.
• باتري‌هاي سامانه‌هاي حفاظتي، روشنايي، امنيتي و سامانه‌هاي كنترل كه بايد داراي عمر و پايداري بالايي باشند.
• باتري‌هاي قلمي و نيم قلمي و…(باتري كه براي مصارف عمومي ساخته شده‌اند) اين باتري‌ها بايد ارزان باشند.
• باتري‌ها سكه‌اي و باتري‌هاي پشتيبان كه مي‌توانند جريان كمي را براي مدت زمان خيلي طولاني تأمين كنند.
• و…

بطور كلي باتري‌ها به دو دسته قابل شارژ و غيرقابل شارژ تقسيم‌بندي مي‌شوند.

باتري‌هاي شارژ نشدني (يك بار مصرف)

اين باتري‌ها قادر به شارژ الكتريكي نبوده و يكبار استفاده و شارژ مي‌شوند. باتري‌هاي غيرقابل شارژ، سلولهاي خشك (باتري خشك) نيز ناميده مي‌شوند. در باتري خشك معمولي، بر اثر واكنش ماده آند (قطب مثبت) (عنصر Zinc يا Alkaline يا Lithium يا Silver)و ماده كاتد (قطب منفي) (عنصر carbon يا chloride يا copper oxide يا iron disulfide يا manganese dioxide) با الكتروليتي كه محيط بين آند و كاتد را دربر گرفته‌است، انرژي شيميايي به انرژي الكتريكي تبديل مي‌شود. اساس نام‌گذاري باتري با نام‌هاي همچون باتري ليتيوم (Lithium) يا باتري Alkaline يا … به دليل عناصر استفاده در ساخت آن‌ها مي‌باشد. در جدول زير توضيحات بيشتر ي آورده شده‌است: