البطارية قد تتكون من خلية واحدة أو مجموعة من الخلايا، والتي تتضمن بعض من التفاعلات الكيميائية التي تؤدي إلى توليد الكهرباء.جاءت الحاجة إلى وجود البطاريات، نتيجة إلى الحاجة إلى تخزين الطاقة لاستخدامها عند الحاجة.
فظهر استخدامها في حالات انقطاع الكهرباء، وكذلك في حالات الأجهزة المحمولة بمختلف أنواعها ولعب الأطفال. حيث تقوم البطاريات بتخزين التيار المستمر، ولكنها لا تستطيع تخزين التيار المتردد. في هذا المقال من ريبال سنشرح سوايا اشكال البطاريات وانواعها.
إلكتروليت وهو المادة التي تتضمن أيونات حرة لنقل التيار الكهربائي.
أشكال البطاريات
يمكن تقسيم البطاريات إلى عدة أشكال، حسب تركيبها الكيميائي، وحجمها وشكلها، إلى الأنواع التالية:-
البطاريات الأولية:-
هي بطاريات يتم استخدامها مرة واحدة، وغير قابلة لإعادة الشحن، لأنها لا يمكن عكس التفاعلات الموجودة فيها. ولها عدة أشكال مختلفة مثل نوع coin cells ونوع AA.
هذا النوع شائع الاستخدام في الأجهزة العسكرية.
هذا النوع أيضًا طاقته لها حد معين ولكنه مرتفع، والأجهزة التي تم تصميمها للعمل بواسطتها لا تستهلك طاقة عالية لذا يدوم وقت البطارية لوقت طويل.
من الأمثلة المنتشرة للأجهزة التي تستخدم هذا النوع من البطاريات، الجهاز المستخدم لتنظيم دقات القلب، ساعات اليد، أجهزة التتبع، ألعاب الأطفال، بطارية أجهزة الريموت كنترول.
من أشهر أنواعها البطارية القلوية، وهي بطارية ذات تكلفة جيدة، ولا تلوث البيئة ولا تقوم بتسريب الشحن، كما أنها من الممكن حملها على متن الطائرات بكل أمان.
العيب الوحيد لهذا النوع، هو تيارها المنخفض، لذا فهي تُستخدم فقط في الأجهزة التي تحتاج إلى تيار منخفض، مثل الأجهزة المحمولة والفلاشات، وأحياناً المصابيح.
النوع الثاني البطاريات الثانوية:-
يتضمن هذا النوع خلايا إلكترو كيميائية، لذا فهى قابلة لإعادة الشحن مرة أخرى.
ذلك عن طريق عكس اتجاه التفاعلات الموجودة بها.
هذا النوع يتم استخدامه عن طريق الأجهزة ذات الطاقة العالية، مثل أجهزة التليفون المحمول والمركبات الكهربائية والنوع ذو السعة المرتفعة منها يستخدم كمصدر احتياطي لتوليد الكهرباء.
تكلفتها أعلى من النوع الأولي، ولكن على المدى الطويل فإنها تعتبر اقتصادية التكلفة.
يمكن تقسيمها حسب بنيتها الكيميائية إلى عدة أنواع، والبنية الكيميائية من الأشياء الهامة لتحديد سعرها وطاقتها ودورة الحياة وعمر البطارية التخزيني.
يمكن تقسيمها إلى الأنواع الآتية:-
بطّاريّات نيكل-كادميوم:
هي نوع من أنواع البطاريات القابلة للشحن، والتي تتضمن مادتي هيدروكسيد أوكسيد النيكل، والكادميوم المعدني.
تميز ومحافظتها على الجهد، واحتفاظها بالشحنة في حالة عدم الاستخدام.
عيبها هو تأثُر بطاريتها بشكل سلبي، في حالة شحنها جزئياً.
عند مقارنتها بالأنواع الأخرى من البطاريات الثانوية، نجد أنها تعمل بشكل أجود في حالة الحرارة المنخفضة.
متوفرة بالعديد من الأحجام، وتستخدم منفردة أو مجمعة، يتم استخدام الصغير منها في الأجهزة المحمولة بمختلف أنواعها وألعاب الأطفال، بينما الحجم الكبير يتم استخدامه في أجهزة التوليد الاحتياطي للكهرباء، وبطاريات إقلاع الطائرة، وكذلك العربات الكهربائية.
من الممكن تلخيص خصائصها كالتالي:-
طاقتها معروفة ومحددة.
استطاعتها محددة.
تمتلك فعالية سواء في الشحن أو التفريغ.
دورة حياتها تكون في حدود ٢٠٠٠ دورة.
بطّاريّات نيكل-هدريد فلز:
نوع من أنواع البطاريات القابلة للشحن، يستخدم أيضٱ النيكل أوكسيد هيدروكسيد، ولكن بدلاً من الكادميوم يتم استخدام الإلكترودات السالبة المُشبعة بالهيدروجين.
توجد في الأجهزة ذات الاستهلاك المرتفع، وذلك لكثافة طاقتها وسعتها المرتفعة.
تبلغ سعتها من ضعفين لثلاث أضعاف، لبطارية النيكل كادميوم.
لا يوجد بها عيب تأثير الذاكرة مثل بطارية النيكل كادميوم.
من الممكن تلخيص خصائصها كالتالي:-
طاقتها محددة ب 60-120h/kg
كثافة الطاقة الخاصة بها: 140-300 Wh/L
قدرتها تتراوح من 66% – 92%
شحن البطارية وتفريغها يتراوح من 70-90%
عمر البطارية في حدود 180 -2000
بطاريات ليثيوم-أيون
أكثر أنواع البطاريات الثانوية انتشارا ً، يوجد في الأجهزة المحمولة المختلفة مثل الهواتف، وأجهزة الاب توب.
يتم استخدامها في الأغراض العسكرية والطيران، نظراً لخفة وزنها.
تنتقل في هذا النوع مادة الليثيوم من الالكترود السالب إلى الموجب أثناء عملية التفريغ، ثم تعود مرة أخرى إلى السالب أثناء عملية الشحن.
طاقتها مرتفعة ولا يوجد بها عيب الذاكرة، وتفريغها الذاتي منخفض مقارنة بالأنواع الأخرى
تختلف تكلفتها حسب الغرض الذي ستستخدم من أجله البطارية، فالنوع المستخدم في الأجهزة المحمولة يستخدم أوكسيد كوبالت الليثيوم، بينما النوع المستخدم في الأجهزة الطبية والكهربائية يستخدم فوسفات حديد الليثيوم الأكثر أماناً.
يمكن تلخيص خصائصها كالتالي:-
طاقة محدودة ب 100: 265W-h/kg.
كثافة البطارية 250: 693 W-h/.
معدل شحنها وتفريغها 80-90%.
معدل التفريغ الذاتي الخاص بالبطارية-2.9%/بالشهر بدرجة حرارة 20oC.
مدة دورة البطارية 400: 1200 cycles :
الجهد NMC 3.6/3.85V.
بطاريات الرصاص
هو نوع من البطاريات المنخفضة التكلفة، والعالية الأداء.
حجمها ضخم، لذلك لا يتم استخدامها في الأجهزة المحمولة.
يتم استخدامها في المولدات الكهربائية، وتشغيل الاضواء وألواح الطاقة الشمسية.
من أقدم أنواع البطاريات، لكنها لاتزال مستخدمة حتى هذه الأيام.
كيفية اختيار نوع البطارية المناسبة
لاختيار نوع البطارية التي تناسبك يجب أن تراعي عدة عوامل كالتالي:-
نوع الجهاز المستخدم وإذا كان يحتاج إلى طاقة كهربية عالية أم متوسطة أم منخفضة
كثافة البطارية نفسها
طاقة البطارية حيث تختلف طاقة بطارية عن أخرى.
عمرها.
سعرها السعر من أهم العوامل التي يجب أن يتم أخذها في الاعتبار عند اختيار البطارية المناسبة.
