انواع باتری‌ و تفاوت های آن

باتری‌ها ابزارهای هستند که در خانه، محل کار و … ضرورت وجود آن‌ها را احساس می‌کنیم و برای راه برد زندگیمان به آن ها نیاز داریم. اساس کار باتری به گونه‌ای بوده که طی اکسید شدن آنُد، الکترون‌ها با گذر از مدار و ماده‌ای به نام الکترولیت، که از مواد گوناگونی می‌تواند تشکیل شود، به کاتد (قطب مثبت) رسیده و اینگونه انرژی ایجاد می‌شود. باتری‌ها که اکثرا آن‌ها را به قلمی (AA) و نیم قلمی (AAA) می‌شناسیم ، به دسته‌های زیادی تقسیم می‌‌شوند و اصلا محدود به این دو نیستند. در ادامه با انواع باتری‌ها آشنا می‌شوید.

تاریخچه انواع باتری

اولین باتری در سال 1800 توسط آقای آلساندرو ولتا (Alessandro Volta) بر پایه مس-روی ساخته شد که از آن زمان تا به امروز، متحمل تغییرات زیادی شدند.
از ابتدا ساخت و طراحی باتری‌های سیلندری به صورت تجاری در حدود اوایل قرن بیستم ، هیچگونه استانداردی بر روی آنان حاکم نبود و شرکت‌های مختلف در ابعاد و ظرفیت دلخواه ، آن ها را راهی بازار مصرف کنندگان می‌کردند. همین مورد اشکالی بود که موئسسه‌های بزرگ دنیا از جمله موئسسه ملی استاندارد آمریکا (ANSI) ، به وضع استانداردی در سال 1907 رای دادند که باتری‌های سیلندری در سایز هایی مشخص ، که از معروف ترین آنها می‌توان به : C ، B ، AA ، AAA و AAAA اشاره کرد ، به تولید برسند. (البته بدانید که استاندارد های باتری های قلمی و نیم قلمی امروزی در سال 1947 تصویب شد.) هرکدام از این نوع باتری‌ها برای کاری مناسب بودند که با بزرگتر شدن ابعاد ، وظیفه سنگین‌تری در قبال تغذیه وسیله مورد نظر داشتند و جریان بیشتری را به آن انتقال می‌دادند.

مشخصات باتری‌ها

پس از شناخت نسبی و ظاهری باتری‌ها ، شما باید یکسری پارامترها و مشخصات فنی مورد استفاده در آن‌ها را بلد باشید تا دید بهتری نسبت به انتخاب خود بدست آورید ؛ اما این مشخصات چه هستند؟

ظرفیت باتری:

میلی آمپر بیانگر تمام ظرفیت سلولی بوده که یک باتری می توانند در اختیارتان قرار بدهد که بازه ای از 1 میلی آمپر تا 10,000 و حتی بیشتر را داراست. برای درک بهتر ، باطری با ظرفیت 3500 میلی آمپر می توانند جریانی به شدت 3500 میلی آمپر را برای 1 ساعت یا جریانی 700 میلی آمپری را برای 5 ساعت به دستگاه شما منتقل کند و کاملا به مدار آن بستگی دارد.

ولتاژ باتری:

به مقدار ولتاژ تولیدی باتری شما در هر اندازه و ظرفیتی ، ولت می گویند. این مقدار در عموم مصارف از 1.2 شروع شده و در 3.7 ولت در اکثر مواقع پایان میابد. ولت تولیدی بیشتر برای هر باتری ، نشان دهنده نیاز آن برای انجام کار های سنگین نیز می باشد.

انرژی ذخیره‌ای باتری:

وات آهنگ مصرف انرژی بوده که هر واحد آن معادل یک ژول بر ثانیه می باشد ، هرچند که این پارامتر کمتر مورد استفاده قرار می گیرد ، که خوب قاعدتا هرچقدر مقدار وات بالاتر رود دستگاه شما انرژی بیشتری مصرف یا تولید می کند.

انواع باتری و مشخصات آنها

حالا نوبت مواردی است که از چشم پنهان است و در دل باتری اتفاق می‌افتد. تمام باتری‌ها به دو دسته شارژی و غیر قابل شارژ تقسیم شده که باطری‌های غیر قابل شارژ قدمتی بسیار داشته و همه ما کم و بیش با آن ها آشنا هستیم. باتری های غیر قابل شارژ به دلیل ساختار بافت سلولی خود ، قابل احیا نبوده و یکبار مصرف می‌باشند که در طول عمر حیات خود ولتاژ ثابتی را تجربه نکرده و روز اول کاری با روز آخرشان تفاوت بسیار دارد ! باتری‌های غیر قابل شارژ متشکل از باتری‌های روی – کربن ، دسته نام آشنا آلکالاین و باتری های به نسبت جدید لیتیومی هستند.

باتری‌های روی – کربن

قدیمی ترین نوع باتری‌ها روی – کربن بوده که در قرن بیستم معرفی شدند. باتری‌های روی-کربن از طریق واکنش روی با آمونیوم کلرید انرژی لازم را تولید می‌کردند که از ظرفیت بالایی برخوردار نبودند و حتی بدلیل واکنش همیشگی مواد تشکیل دهنده آن ها ، بعد از مدتی خورده شده و باعث نشت مواد درونی می‌شد ؛ که به همین خاطر سازندگان توصیه کردند که در دماهای بالا استفاده نشود و حتی برای نگهداری طولانی مدت ، سعی بر سرد نگهداشتن آن ها بکنید. این نوع مشکل ها و کمبود ها بود که کم کم باعث ترد شدن آن ها شد ؛ ولی در سال های اخیر مدل هایی بهینه راهی بازار شدند که به نسبت بخاطر قیمت پایین خواستاران کمی ندارد.

باتری‌های آلکالاین

معروف ترین و شناخته شده ترین نوع باتری ها هستند که با ظرفیتی نزدیک به 3 برابر نسبت به باتری های روی-کربن به تولید رسیدند. قیمت ارزان ، نگهداری آسان و عمر بلند مدت آن ها باعث محبوبیت این نوع مدل از باتری ها در سرتاسر جهان شد. باتری های آکالاین ظرفیت حداکثری نزدیک به 3000 میلی آمپر را تجربه می کنند که با ولتاژ های 1.5 ولتی ، مناسب مصارف عمومی هستند.

باتری های آلکالاین در بعضی موارد به صورت شارژی نیز تولید می شوند ؛ اما به هیچ وجه نوع غیر قابل شارژ را شارژ و حتی با دیگر باطری ها ترکیب نکنید! که باعث نشت مواد و حتی آسیب های بیشتری نیز می شود.

نسل جدیدی از باتری‌های غیر قابل شارژ که ظرفیتی چندین برابر باتری‌های آلکالاین داشته که بیشترین عمر قفسه نیز متعلق به آن ها هست. باتری های لیتیومی کمی راندمان بهتری نسبت به سایر باتری های غیرقابل شارژ داشته اما بدلیل هزینه بالا آن ها ، آنچنان توجیه اقتصادی برای شرایط سنگین کاری ندارند .

بعد از بررسی باتری های غیر قابل شارژ ، نوبت به این سوال می رسد که ” چرا باتری های شارژی به بازار آمدند؟ “

عیب بزرگ باتری های غیرقابل شارژ ثابت نبودن ولتاژ آن ها بود که با گذر زمان ، افت بسیار شدیدی را تجربه می کردند و همان طور که اشاره کردیم ، روز اول کاریشان با آخرین روز زمین تا آسمان تفاوت دارد. با روی کار آمدن باتری های شارژی به نوعی جا برای کار های دقیق تر و برنامه ریزی برای دشوارترین آن ها راحت تر شد و از حالت یک بار مصرف خارج شدند. در ادامه با انواع باتری‌های قابل شارژ آشنا شوید:

باتری‌های نیکل – کامیوم

قدیمی‌ترین نوع باتری‌های شارژی ، باتری‌های نیکل – کادمیوم هستند. قدمت همیشه عامل برتری نبوده و شما در این دسته از باتری‌ها به آن پی خواهید برد. ساخت چنین باتری‌هایی با ظرفیت‌های نسبتا پایین و اشکالات بسیار باعث منسوخ شدن و جایگزینی با نسل نیکل-هیدرید فلز شدند! بله درست شنیدید! منسوخ شده! سمی بودن فلز کادمیوم و ظرفیت پایین آنها و تاثیرپذیری از اثر حافظه از مهمترین عوامل چنین تصمیم گیری بود و اگر شما همچنان از این نوع باتری‌ها استفاده می‌کنید ، خواهشا هر چه سریع تر آن ها را دور انداخته و از نسل تازه باتری‌ها بهره ببرید که بسیار برای سلامتتان مضر می باشد.

باتری‌های نیکل – هیدرید فلز

استفاده از نیکل و نوعی فلز برای تولید جریان ، باعث نام گرفتن این نوع از باتری‌ها با نام نیکل – هیدرید فلز بود. این دسته از باتری‌ها بعد از حذف فلز سمی کادمیوم از چرخه قبلی ، ولتاژ ثابتی را در طول حیات خود تجربه می‌کنند که این نیز اساس فرق این باتری ها با باتری های غیر قابل شارژ مانند باتری های آلکالاین است. باتری‌های نیکل – هیدرید ظرفیت‌های مناسبی داشته (معمولا تا 3000 میلی آمپر) و بدلیل سهولت در خرید ، امر اقتصادی و پشتیبانی از بازه وسیعی از کاربری‌ها ، محبوبیت نسبتا بالایی دارند ؛ ولی در نظر داشته باشید که این باتری‌ها نیز بدون مشکل نیستند. تاثیر پذیری از اثر حافظه همراه با نرخ دشارژ تقربیا بالا ، از آن مواردی بود و هست که باعث تردید در خرید باتری‌های نیکل – هیدرید فلز می شوند.

باتری‌های آلکالاین شارژی

باتری های آلکالاین شارژی نوع دیگری از باتری های قلیایی بوده که برخلاف برادر های خود قابلیت شارژ مجدد را دارا هستند. باتری های شارژی آلکالاین تفاوت ظرفیت محسوسی با نوع غیر قابل شارژی خود دارند و تنها بدلیل ثبت اختراع در اوایل دهه 90 توانستند توجهات را به سمت خود جلب کنند که البته بعد از روی کار آمدن باتری های نیکل – هیدرید کم کم از بازار تقاضا خارج شدند. مزیت خوب این نوع باتری ها نرخ دشارژ پایین شان بود که البته مواردی مانند ظرفیت پایین ذکر شده ، افت جریان بعد از هر بار شارژ و سیکل عمری بسیار پایین باعث دیده نشدن آن در باتری های آلکالاین شارژی  شدند.

باتری‌های لیتیومی

باتری‌های لیتیومی یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین انواع باتری‌ها در دنیای امروز هستند. این باتری‌ها در انواع مختلفی تولید می‌شوند و در وسایل الکترونیکی، خودروهای برقی، تجهیزات صنعتی و بسیاری از حوزه‌های دیگر کاربرد دارند. باتری لیتیومی نوعی باتری قابل شارژ است که از یون‌های لیتیوم برای انتقال انرژی استفاده می‌کند. این باتری‌ها به دلیل وزن کم، چگالی انرژی بالا و عمر مفید مناسب، به‌خصوص در دستگاه‌های قابل حمل و کاربردهای صنعتی بسیار محبوب شده‌اند.

انواع باتری لیتیومی و ویژگی‌های آن‌ها

باتری‌های لیتیومی در انواع مختلفی به فروش می‌رسند که در ادامه معرفی شده‌اند:

1. باتری لیتیوم-یون (Li-ion)

باتری لیتیوم-یون رایج‌ترین نوع باتری لیتیومی در بازار است و در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی مانند لپ‌تاپ، تلفن همراه، دوربین دیجیتال و ابزارهای قابل حمل استفاده می‌شود. این نوع باتری چگالی انرژی بالایی دارد و عملکرد پایداری را در طول عمر مفید خود ارائه می‌دهد. از ویژگی‌های مهم آن می‌توان به وزن سبک، قابلیت شارژ مجدد، و هزینه تولید مناسب اشاره کرد.

2. باتری لیتیوم-پلیمری (Li-Po)

باتری‌های لیتیوم-پلیمری دارای ساختار انعطاف‌پذیری هستند و از الکترولیت پلیمری جامد یا ژل استفاده می‌کنند که باعث کاهش وزن و امکان طراحی در اشکال مختلف می‌شود. این باتری‌ها معمولاً در پهپادها، گوشی‌های هوشمند باریک، ساعت‌های هوشمند و تجهیزات پزشکی کاربرد دارند. گرچه قیمت بالاتری نسبت به Li-ion دارند، اما در برابر نشتی و ضربه ایمن‌تر هستند.

3. باتری لیتیوم-آهن فسفات (LiFePO4)

باتری‌های لیتیوم-آهن فسفات به دلیل ایمنی بسیار بالا و عمر چرخه‌ای طولانی، برای استفاده در خودروهای برقی، سیستم‌های خورشیدی، و بانک‌های انرژی بسیار مناسب‌اند. این باتری‌ها مقاومت بالایی در برابر گرما و ضربه دارند، اگرچه چگالی انرژی آن‌ها نسبت به Li-ion کمتر است. طول عمر این باتری‌ها می‌تواند به بیش از 2000 چرخه برسد، که آن را گزینه‌ای اقتصادی برای مصارف بلندمدت می‌سازد.

4. باتری لیتیوم-منگنز اکسید (LiMn2O4)

باتری لیتیوم-منگنز اکسید دارای پایداری حرارتی خوب و توانایی تخلیه شارژ سریع است. این باتری‌ها عمدتاً در ابزارهای برقی، وسایل نقلیه هیبریدی و برخی تجهیزات پزشکی استفاده می‌شوند. مزیت اصلی این نوع، توانایی پاسخ‌دهی سریع به بارهای بالا و ایمنی نسبتاً بهتر نسبت به LiCoO2 است.

5. باتری لیتیوم-تیتانات (LTO)

باتری لیتیوم-تیتانات یکی از پیشرفته‌ترین انواع باتری‌های لیتیومی است که قابلیت شارژ بسیار سریع دارد و می‌تواند در عرض چند دقیقه شارژ شود. همچنین دارای عمر چرخه‌ای فوق‌العاده بالا (تا 10000 چرخه) است و در حمل‌ونقل عمومی، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی و سیستم‌های UPS کاربرد دارد. چگالی انرژی این نوع پایین‌تر است، اما در مقابل ایمنی و دوام بسیار بالایی دارد.

6. باتری لیتیوم-کبالت اکسید (LiCoO2)

این باتری‌ها دارای چگالی انرژی بالایی هستند و بیشتر در لوازم الکترونیکی کوچک مانند موبایل، پخش‌کننده‌های موسیقی و دوربین‌های دیجیتال استفاده می‌شوند. با وجود چگالی بالای انرژی، این نوع باتری نسبت به ضربه و دمای بالا حساس است و در صورت آسیب‌دیدگی می‌تواند خطرناک باشد.

مقایسه انواع باتری‌های لیتیومی از نظر عملکرد

بهترین باتری برای چراغ قوه و چراغ‌های شارژی

یکی از مهم‌ترین فاکتورها در انتخاب باتری مناسب برای چراغ قوه یا چراغ‌های شارژی، میزان شارژدهی، طول عمر، ایمنی و وزن باتری است. در این زمینه، باتری‌های لیتیوم-یون (Li-ion) و لیتیوم-آهن فسفات (LiFePO4) بهترین گزینه‌ها محسوب می‌شوند.

باتری Li-ion به دلیل چگالی انرژی بالا، وزن سبک و قابلیت شارژ مجدد چندباره، انتخابی رایج در چراغ قوه‌های شارژی است. این باتری‌ها امکان استفاده طولانی‌مدت در یک نوبت شارژ را فراهم می‌کنند و در بسیاری از چراغ‌های حرفه‌ای و پرنور استفاده می‌شوند.

در مقابل، اگر ایمنی و دوام برای شما اهمیت بیشتری دارد، LiFePO4 گزینه بسیار مناسبی است. این باتری‌ها مقاومت بالایی در برابر حرارت و ضربه دارند و حتی در صورت استفاده مکرر، عملکرد پایداری دارند. عمر چرخه‌ای طولانی آن‌ها باعث می‌شود در چراغ‌های اضطراری یا استفاده‌های صنعتی و نظامی بیشتر کاربرد داشته باشند.

جمع بندی

در این مطلب با انواع باتری‌های موجود در بازار آشنا شدیم. یکی از انواع باتری‌های قابل استفاده برای لوازم برقی مانند چراغ قوه باتری‌های لیتیوم یون است.

سوالات متداول