أنواع البطاريات

البطارية ، التي تسمى أيضًا الخلية أو المركب ، هي جهاز مكون من خلايا كهروكيميائية يمكنها تحويل الطاقة الكيميائية بداخلها إلى طاقة كهربائية. لذلك ، تولد البطاريات تيارًا مباشرًا وبهذه الطريقة تزود دوائر مختلفة ، اعتمادًا على حجمها وقوتها. هناك العديد أنواع البطاريات اعتمادًا على الاستخدام الذي سيحصلون عليه والخصائص التي يمتلكونها.

سنخبرك في هذه المقالة بكل ما تحتاج لمعرفته حول أنواع البطاريات المختلفة وخصائصها.

ما هي البطارية

منذ اختراع البطارية في القرن التاسع عشر وتسويقها على نطاق واسع في القرن العشرين ، تم دمج البطارية بالكامل في حياتنا اليومية. يسير تطوير البطاريات جنبًا إلى جنب مع تقدم التكنولوجيا الإلكترونية. أجهزة التحكم عن بعد ، والساعات ، وأجهزة الكمبيوتر المختلفة ، والهواتف المحمولة والكثير من الأجهزة الحديثة تستخدم البطاريات كمصادر للطاقة ، لذلك لها مستويات طاقة مختلفة.

يتم تحديد سعة شحن البطارية حسب طبيعة تركيبها ، بالساعات الأمبير (Ah) ، مما يعني أن البطارية يمكن أن توفر 1 أمبير من التيار في ساعات متتالية. كلما زادت سعة الشحن الخاصة به ، زادت إمكانية تخزينه.

أخيرًا ، فإن دورة الحياة القصيرة لمعظم البطاريات التجارية تجعلها ملوثًا قويًا للماء والتربة ، لأنه بمجرد انتهاء دورة حياتها ، لا يمكن إعادة شحنها أو إعادة استخدامها والتخلص منها. بمجرد أن تصدأ القشرة المعدنية ، ستطلق البطارية تركيبتها الكيميائية في البيئة وتغير تركيبها وقيمة الأس الهيدروجيني.

كيف تعمل البطارية

تحتوي البطارية على بطارية كيميائية ذات قطب موجب وإلكترود سالب. يتضمن المبدأ الأساسي للبطارية تفاعل الأكسدة والاختزال (الأكسدة) لبعض المواد الكيميائية ، أحدها يفقد الإلكترونات (الأكسدة) والآخر يكتسب الإلكترونات (الاختزال) ، والتي يمكن استعادتها إلى تكوينها الأصلي في ظل الظروف اللازمة.

تشتمل البطارية على بطارية كيميائية ذات قطب موجب (أنود) وقطب سالب (كاثود) وإلكتروليت يسمح للتيار بالتدفق إلى الخارج. تقوم هذه البطاريات بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية من خلال عملية قابلة للعكس أو لا رجعة فيها ، اعتمادًا على نوع البطارية ، بمجرد اكتمالها ، سوف تستنفد قدرتها على تلقي الطاقة. هنا ، يتم تمييز نوعين من الخلايا:

• ابتدائي: أولئك الذين تفاعلوا مرة واحدة لا يمكنهم العودة إلى حالتهم الأصلية ، وبالتالي تقليل قدرتهم على تخزين التيار. وتسمى أيضًا البطاريات غير القابلة لإعادة الشحن.
• المدارس الثانوية: تلك التي يمكنها قبول تطبيق الطاقة الكهربائية لاستعادة تركيبتها الكيميائية الأصلية ، ويمكن استخدامها عدة مرات قبل استنفادها تمامًا. وتسمى أيضًا البطاريات القابلة لإعادة الشحن.

أنواع البطاريات

تتمتع بطاريات الليثيوم بكثافة طاقة أفضل ومعدل تفريغ أفضل. توجد أنواع عديدة من البطاريات حسب المكونات المستخدمة في التصنيع مثل:

• البطاريات القلوية. عادة مرة واحدة فقط. يستخدمون هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) كإلكتروليت. يحدث التفاعل الكيميائي الذي يولد الطاقة بين الزنك (الزنك والأنود) وثاني أكسيد المنغنيز (MnO2 ، الكاثود). إنها بطاريات مستقرة للغاية ، ولكن لها عمر قصير.
• بطاريات الرصاص الحمضية. توجد عادة في السيارات والدراجات النارية. وهي بطاريات قابلة لإعادة الشحن ذات قطبين إلكترودين من الرصاص عند الشحن: كاثود ثنائي أكسيد الرصاص (PbO2) وأنود إسفنجي من الرصاص (Pb). المحلول الكهربائي المستخدم عبارة عن محلول مائي لحمض الكبريتيك (H2SO4). من ناحية أخرى ، عند تفريغ البطارية ، يتم ترسيب الرصاص على الرصاص المعدني (Pb) على شكل كبريتات الرصاص (II) (PbSO4).
• بطاريات نيكل. التكلفة منخفضة للغاية ، لكن الأداء رديء للغاية ، فهم أول من صنع في التاريخ. في المقابل ، أنتجوا بطاريات جديدة ، مثل:
• النيكل والحديد (Ni Fe). وهي تتكون من أنابيب رفيعة ملفوفة من صفائح فولاذية مطلية بالنيكل. يوجد هيدروكسيد النيكل (III) (Ni (OH) 3) على الصفيحة الموجبة والحديد (Fe) على اللوحة السلبية. المنحل بالكهرباء المستخدم هو هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH). على الرغم من أنها تتمتع بعمر خدمة طويل ، إلا أنها توقفت بسبب أدائها المنخفض وتكلفتها العالية.
• النيكل والكادميوم (Ni-Cd). وهي تتكون من أنود الكادميوم (Cd) وكاثود النيكل (III) هيدروكسيد (Ni (OH) 3) وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) كإلكتروليت. هذه البطاريات قابلة لإعادة الشحن بالكامل ، ولكنها ذات كثافة طاقة منخفضة (فقط 50 وات / كجم). بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لتأثيرها العالي على الذاكرة (تقل سعة البطارية عندما نقوم بشحن غير كامل) والتلوث الخطير بالكادميوم ، فإن استخدامها أقل وأقل.
• هيدريد النيكل (Ni-MH). يستخدمون النيكل أوكسي هيدروكسيد (NiOOH) باعتباره الأنود وسبائك هيدريد المعدن مثل الكاثود. بالمقارنة مع بطاريات النيكل والكادميوم ، فهي تتمتع بسعة شحن أعلى وتأثير ذاكرة أقل ، ولا تؤثر على البيئة لأنها لا تحتوي على أقراص مضغوطة (شديدة التلوث وخطيرة). هم رواد في السيارات الكهربائية لأنها قابلة لإعادة الشحن بالكامل.
• بطارية ليثيوم أيون (Li-ION). يستخدمون ملح الليثيوم كالكهرباء. إنها البطاريات الأكثر استخدامًا في المنتجات الإلكترونية الصغيرة مثل الهواتف المحمولة والأجهزة المحمولة الأخرى. تتميز بكثافة طاقتها الهائلة ، بالإضافة إلى أنها خفيفة للغاية وصغيرة وتعمل بشكل جيد ، ولكن أطول عمر مفيد هو ثلاث سنوات. ميزة أخرى لها هي تأثير الذاكرة المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تنفجر عند ارتفاع درجة حرارتها لأن مكوناتها قابلة للاشتعال ، لذا فإن تكاليف إنتاجها مرتفعة لأنها يجب أن تحتوي على عناصر أمان.
• بطارية ليثيوم بوليمر (LiPo). إنها نوع مختلف من بطاريات الليثيوم العادية ، مع كثافة طاقة أفضل ومعدل تفريغ أفضل ، ولكن عيبها أنه لا يمكن استخدامها إذا كانت الشحنة أقل من 30٪ ، لذلك من الضروري عدم السماح لها بالتفريغ تمامًا. يمكن أن ترتفع درجة حرارتها أيضًا وتنفجر ، لذلك من المهم عدم الانتظار طويلاً لفحص البطارية أو الاحتفاظ بها في مكان آمن بعيدًا عن المواد القابلة للاشتعال في جميع الأوقات.

البطاريات والبطاريات

في العديد من البلدان الناطقة بالإسبانية ، يتم استخدام كلمة بطارية فقط. في هذه الحالة، المصطلحان البطارية والبطارية مترادفان وهي تأتي من الأيام الأولى عندما كان البشر يتلاعبون بالكهرباء. تتكون حزمة البطارية الأولى من حزم بطاريات أو ألواح معدنية لزيادة التيار الموفر في البداية ، ويمكن ترتيبها بطريقتين: واحدة فوق الأخرى لتشكيل خلية ، أو جنبًا إلى جنب ، على شكل بطارية .

ومع ذلك ، يجب توضيح أنه في العديد من البلدان الناطقة بالإسبانية ، يتم استخدام مصطلح البطارية فقط ، بينما يفضل استخدام مصطلح "المراكم" في المعدات الكهربائية الأخرى ، مثل المكثفات.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن أنواع البطاريات الموجودة وخصائصها.