باتری‌های زینک کربن

باتری زینک کربن ، هوی دیوتی و آلکالاین

- 0 Comment. در باتری، شارژر

تعریف باتری یا پیل الکتریکی

قبل از شناخت باتری‌ زینک کربن معمولی، هوی دیوتی و آلکالاین نگاهی خواهیم داشت به تعریف باتری و پیل الکتریکی.

باتری یا پیل الکتریکی منبعی از انرژی پتانسیل الکتریکی است که در درون آن با انجام واکنش‌های شیمیایی، انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود، این انرژی در قطب‌های باطری قابل دریافت است . انرژی قابل دریافت در قطب‌های باتری به ازای واحد بار الکتریکی را نیروی محرکه الکتریکی (Electromotive force یا emf) باتری می‌گویند و آن را با واحد ولت اندازه‌گیری می‌کنند. قطب مثبت باتری را کاتد و قطب منفی آن را آند می‌نامند. در فرهنگ عامیانه به قطب‌ها، سر مثبت و سر منفی نیز گفته می‌شود.

کارکرد باتری

معمولاً هر باتری از یک یاچند سلول کوچک داخلی تشکیل شده‌است، در باتری‌ها ممکن است سلول‌ها برای افزایش جریان با هم موازی شده یا برای افزایش ولتاژ با هم سری شوند، هر سلول شامل دو نیم سلول است که به صورت سری توسط ماده‌ای به نام الکترولیت شامل یون‌های مثبت و یون‌های منفی که رسانای اکتریکی می‌باشد به هم متصل‌اند. با اتصال باتری به مصرف‌کننده یون‌های منفی از طریق سیم هادی به مصرف‌کننده وارد شده و بعد از ایجاد انرژی در آن به سمت یون‌های مثبت حرکت می‌کنند و به تدریج یون‌های مثبت را خنثی می‌کنند. با گذشت زمان یون‌های مثبت بیشتری خنثی شده و به تدریج انرژی باتری کم شده و مقاومت داخلی آن افزایش می‌یابد، در این حالت بعد از گذشت مدت زمانی که معمولاً با آمپر ساعت باتری مشخص می‌شود باتری به صورت کامل تخلیه می‌شود.

برای مثال یک باتری ۶۰ آمپر ساعت می‌تواند ۶۰ آمپر را تا یک ساعت تأمین کند، این باتری بعد از گذشت یک ساعت و با کشیدن جریان ۶۰ آمپر از آن به صورت کامل تخلیه می‌شود. با کاهش جریان دریافتی از باتری می‌توان مدت زمان کارایی آن را افزایش داد، در این حالت باید پارامترهای مانند دما، لزرش و مقدار تنش موجود در جریان را نیز در زمان نهایی لحاظ کرد. به عنوان مثال باتری ۶۰ آمپر ساعتی در حالت تئوری باید جریان ۲۰ آمپر را برای مدت زمان ۳ ساعت تأمین کند در حالی که با توجه به ساختار باتری و همچنین دمای محیط ممکن است این زمان تا نیم ساعت نیز کاهش یابد.

باتری‌های غیر قابل شارژ (یک بار مصرف)

این باتری‌ها قادر به شارژ الکتریکی نبوده و یکبار استفاده و شارژ می‌شوند. باتری‌های غیرقابل شارژ، سلول‌های خشک یا باتری خشک نیز نامیده می‌شوند. در باتری خشک معمولی، بر اثر واکنش ماده آند (قطب مثبت) (عنصر Zinc یا Alkaline یا Lithium یا Silver) و ماده کاتد (قطب منفی) (عنصر carbon یا chloride یا copper oxide یا iron disulfide یا manganese dioxide) با الکترولیتی که محیط بین آند و کاتد را دربر گرفته‌است، انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. اساس نام‌گذاری باتری با نام‌های همچون باتری لیتیوم (Lithium) یا باتری Alkaline یا باتری زینک کربن به دلیل عناصر استفاده در ساخت آن‌ها می‌باشد. در جدول زیر توضیحات بیشتری آمده است.

 

ساختار شیمیایی ولتاژ سلول نمونه کاربرد و ویژگی
Lithium
(lithium–manganese dioxide)
LiMnO۲
۳٫۰ قیمت زیاد، عمر طولانی، مناسب برای تغذیهٔ سیستم‌های پشتیبان، این باتری جریان نشتی داخلی کمی دارد و می‌تواند جریان کمی را برای مدت زمان طولانی تأمین کند
Nickel oxyhydroxide
(zinc–manganese dioxide/nickel oxyhydroxide)
۱٫۷ ظرفیت انرژی متوسط، مناسب برای مقاصد تمیز (باتری نشتی ندارد)
Lithium
(lithium–copper oxide)
Li–CuO
۱٫۷ دیگر تولید نمی‌شود.
با باتری silver oxide (IEC-type “SR”) جایگزین شده‌است
Silver-oxide (silver–zinc) ۱٫۵۵ قیمت بسیار بالا، این باتری از پایداری بالای برخودار است و از آن در دستگاه‌های تجاری و نظامی برای تغذیهٔ پشتیبان میکروکنترلرها و cpuها استفاده می‌شود
.
Zinc–chloride ۱٫۵ کاربرد عمومی با عمر بیشتر نسبت به Zinc–carbon
Zinc–carbon ۱٫۵ کاربردهای عمومی (باتری ارزان)
Lithium
(lithium–iron disulfide)
LiFeS۲
۱٫۵ قیمت زیاد، مناسب برای سیستم‌های گران‌قیمت و حساس، نظیر ریموت‌های کنترل، دوربین و …
Alkaline
(zinc–manganese dioxide)
۱٫۵ کاربرد عمومی .
قیمت و عمر بالاتر ازZinc–chloride
Zinc–air ۱٫۳۵–۱٫۶۵ قیمت بالا، قابلیت پیاده‌سازی در ابعاد بسیار کوچک – قابل استفاده در دستگاه‌های کوچک نظیر ساعت مچی و سمعک
Mercury oxide ۱٫۳۵ قابلیت تأمین ولتاژ و جریان ثابت، این باتری به دلیل مضر بودن Mercury oxide برای سلامتی تولید نمی‌شود

توان الکتریکی باتری

توانی که هر باتری بر حسب وات فراهم می‌کند، برابر حاصل‌ضرب ولتاژ آن (بر حسب ولت) در حداکثر جریان مجاز آن (برحسب آمپر) می‌باشد. در کاربردهایی با توان بالا از جمله راه انداز موتور خودرو، میزان توان‌های تأمین شده در فواصل زمانی کوتاه به بیش از ۱۰۰۰ وات می‌رسد. در کاربرد کم توان در وسایل الکترونیکی ظریف، مانند سمعک‌ها و ساعت‌های رایانه‌ای، اندازه توان‌های فراهم شده نزدیک چند میلی وات است.

خطر و نقص باتری

خطرها و نقص‌های مربوط به باتری عبارتند از

انفجار

پدیده انفجار باتری عموماً ناشی از عدم کاربرد یا کارکرد صحیح باتری است. به عنوان مثال تلاش برای شارژ نمودن مجدد باتری‌های یک بار مصرف یا غیرقابل شارژ، می‌تواند باعث انفجار این منبع انرژی الکتریکی شود.

نشتی

در بعضی از باتری‌ها از مقوا، فلز روی و مواد شیمیایی استفاده می‌شود. واکنش شیمیایی درون باتری در مدت زمان طولانی، باعث خروج و نشت مواد شیمیایی داخل باتری به بیرون شده و ایجاد خوردگی شیمیایی در قطعات فلزی دستگاه‌ها که اطراف باتری قرار دارند می‌نماید.

ملاحظات زیستگاهی

افزایش بهره‌گیری از باتری‌ها و کاربردهای گسترده آن افزایش زباله‌های صنعتی و زیستگاهی تازه این کالا را به همراه داشته‌است. آفرینندگان باتری از مواد شیمیایی هراس ناک برای پیدایش کارایی بهتر باتری‌های ساخته شده خود سود می‌جویند. پسمان‌های انباره مایه بالا رفتن آلودگی زیستگاهی به زهرهای کشنده فلزی باتری‌ها شده‌است البته امروزه انسان‌های زیادی در تلاش بوده تا این خطرات را (برای مثال با ساخت باتری‌های چندبار مصرف که باعث کاهش زباله‌هایی از این قبیل می‌شود) کاهش دهند.

باتری

باتری زینک کربن

باتری زینک کربن (Zinc Carbon) یا روی کربن یک باتری سلول خشک است که حدود 1.5 ولت جریان مستقیم را از واکنش الکترو شیمیایی بین روی و دی اکسید منگنز تامین می‌کند. یک میله کربن جریان را از دی اکسید منگنز جمع می‌کند و آنرا به دیواره باتری که سلول نامیده می‌شود می‌دهد. یک سلول خشک معمولاً از روی ساخته می شود که به عنوان آند با قطب الکتریکی منفی عمل می‌کند ، در حالی که میله کربن کاتد یا قطب الکتریکی مثبت است. در باتری‌ها معمولی از خمیری با آب کلرید آمونیوم به عنوان الکترولیت استفاده می‌شود و در باتری‌های هوی دیوتی (Heavy Duty) از خمیری حاوی محلول کلرید روی استفاده شده است.

باتری هوی دیوتی

باتری زینک کربن (Zinc Carbon) با الکترولیت کلرید روی، که اغلب به عنوان باتری هوی دیوتی (Heavy Duty) یا سوپر هوی دیوتی (Super Heavy Dutu) از آن یاد می‌شود، پیشرفتی است که در سلول اصلی کربن روی (Zinc Carbon) با استفاده از مواد شیمیایی خالص برای ارائه عمر طولانی تر و خروجی ولتاژ ثابت تر از آن استفاده می شود و تقریباً دو تا چهار برابر طول عمر سلول های روی کربن معمولی در مصرف مداوم یا با تخلیه بالا را ارائه می دهد البته به یاد داشته باشید باتری‌های آلکالاین حداکثر تا هشت برابر طول عمر باتری‌های روی کربن معمولی به خصوص در مصرف مداوم یا با تخلیه بالا را دارد. باتری قلمی ویستنگ‌ هاوس از جمله این باتری‌ها می‌باشد.

باتری آلکالاین یا قلیایی

باتری‌های قلیایی یا باتری‌های آلکالاین نوعی از باتری‌ها هستند که به‌طور عمده با واکنش میان روی و دی‌اکسید منگنز عمل می‌کنند. باتریهای آلکالاین چهار تا شش برابر، ظرفیت بیشتری نسبت به باتری‌های معمولی دارند. همچنین به جریان دهی بالا و امکان دشارژ مستمر باتری آلکالاین نیز می‌توان اشاره کرد. با وجود اینکه قیمت باتری آلکالاین تا حدودی بیشتر از باتری معمولی است ولی با توجه به زمان سرویس دهی بیشتر، باتری آلکالاین در واحد زمان از هزینهٔ کمتری برخوردار است.

ارسال یک دیدگاه

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.