اعرف كل ما يتعلق بالبطاريات وأنواعها ومواصفاتها
محتويات
لقد بدأ التفكير في تصنيع البطاريات عند ظهور الحاجة لتخزين الكهرباء واستخدامها بعيداً عن منبع التيار الكهربائي، حيث يمكن للبطارية تخزين الطاقة الكهربائية داخلها لفترة طويلة من الزمن حسب نوعها. ومن الجدير بالذكر أن البطاريات تخزن داخلها التيار المستمر فقط ولا تخزن التيار المتناوب.
تعريف البطاريات
البطارية عبارة عن خلية كهروكيميائية (أو مواد مغلقة ومحمية) يمكن شحنها كهربائيًا لتوفير إمكانات ثابتة للطاقة أو شحن كهربائي عند الحاجة وهي عبارة عن قطبان سالب وموجب وشوارد.
مكونات البطاريات الرئيسية
تتكون خلايا البطارية عادة من ثلاثة مكونات رئيسية؛
- الأنود (القطب السالب)
- الكاثود (القطب الإيجابي)
- الشوارد
الأنود هو القطب السالب الذي ينتج إلكترونات إلى الدئرة الخارجية التي تتصل بها البطارية. عند توصيل البطاريات، تتراكم الإلكترونات عند الأنود والذي يؤدي إلى فرق بين القطبين. وعند قيام الإلكترونات بإعادة توزيع نفسها، تقوم الشوارد بمنعها، لذلك عند توصيل الدارة الكهربائية، تنتقل الإلكترونات وفق مسار واضح من الأنود إلى الكاثود، مما يؤدي إلى تشغيل الدارة المتصلة بها.
انواع البطاريات
يمكن تصنيف البطاريات عمومًا إلى فئات وأنواع مختلفة، تتراوح بين التركيب الكيميائي والحجم وعوامل الشكل وحالات الاستخدام، ولكن تحت كل هذه الأنواع نوعان رئيسيان من البطاريات:
- البطاريات الأولية (غير القابلة لإعادة الشحن)
- البطاريات ثانوية (القابلة لإعادة الشحن)
البطاريات الأولية
البطاريات الأولية هي البطاريات التي لا يمكن إعادة شحنها بمجرد نفادها. وهي مصنوعة من خلايا كهروكيميائية لا يمكن عكس تفاعلها الكهروكيميائي.
يتم استخدام هذه البطاريات عندما يكون من غير الممكن إعادة الشحن. كما في الأجهزة العسكرية والتجهيزات التي تعمل بالبطارية.
كما تستخدم هذه البطاريات في العديد من الأجهزة؛ كالناظمة قلبية اصطناعية، وساعات اليد، والريموت كنترول وفي ألعاب الأطفال، وغيرها الكثير من الاستخدامات.
البطاريات القلوية من أشهر البطاريات الأولية. وتعتبر صديقة للبيئة وغير باهظة التكلفة كما أنه عند تفريغها بالكامل لا تقوم بالتسريب، يمكن تخزينها لعدة سنوات ولديها سجل سلامة جيد ويمكن حملها على متن طائرة دون إخضاعها لوسائل النقل التابعة للأمم المتحدة واللوائح الأخرى.
البطاريات الثانوية
هي البطاريات القابلة لإعادة الشحن. ويمكن تصنيف انواع البطاريات الثانوية بناءً على تركيبتها الكيميائية. والتي تحدد مواصفات البطارية كالطاقة المحددة ودورات الشحن وعمر التخزين والسعر على سبيل المثال لا الحصر.
هناك أساسا أربعة أنواع كيميائية رئيسية من انواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن.
- بطارية ليثيوم أيون (Li-ion)
- نيكل كادميوم (Ni-Cd)
- هيدريد النيكل والمعادن (Ni-MH)
- بطاريات الرصاص الحمضية
اقرأ أيضاً:
بطاريات النيكل والكادميوم
تعد بطارية النيكل والكادميوم من البطاريات القابلة لإعادة الشحن. وتتميز هذه البطاريات في الحفاظ على الجهد والشحن عند عدم استخدامها. ومع ذلك، من سيئات هذه البطاريات تأثير “الذاكرة”، حيث أنه عندما تقوم بإعادة شحن البطارية عندما تكون مشحونة بشكل جزئي، يقلل ذلك من سعة البطارية في المستقبل.
بعض خصائص بطاريات النيكل والكادميوم مدرجة أدناه.
- طاقة محددة: 40-60 واط ساعي/كغ
- كثافة الطاقة: 50-150 واط ساعي/لتر
- القدرة النوعية: 150 واط/كغ
- كفاءة التفريغ: 70-90 ٪
- معدل التفريغ الذاتي: 10 ٪ / شهر
- دورة الشحن / الحياة: 2000 دورة
بطاريات هيدريد معدن النيكل
هيدريد معدن النيكل (Ni-MH) هو نوع آخر من التكوين الكيميائي المستخدم في البطاريات القابلة لإعادة الشحن.
تجد التطبيق في الأجهزة عالية الأداء بسبب قدرتها العالية وكثافة الطاقة. كما أنها ليست عرضة لتأثير “الذاكرة” الذي تعاني منه NiCads.
فيما يلي بعض خصائص البطاريات التي تعتمد على كيمياء هيدريد معدن النيكل؛
- طاقة محددة: 60-120ساعة/كغ
- كثافة الطاقة: 140-300 واط / لتر
- القدرة النوعية: 250-1000 واط / كغ
- كفاءة الشحن / التفريغ: 66 ٪ – 92 ٪
- معدل التفريغ الذاتي: 1.3-2.9 ٪ / شهر عند 20 درجة مئوية
- دورة الشحن / الحياة: 180 -2000 دورة
بطاريات ليثيوم أيون
تعتبر من أهم انواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن. وتستطيع استخدامها في الأجهزة المحمولة المختلفة كالهواتف المحمولة والأجهزة الذكية وغيرها. كما أنها من الأنواع المستخدمة في الفضاء حتى وفي المجالات العسكرية وذلك بسبب خفة وزنها.
بعض سمات بطاريات ليثيوم أيون مذكورة أدناه؛
- طاقة محددة: 100: 265 واط/كغ
- كثافة الطاقة: 250: 693 واط / ساعة
- القوة النوعية: 250: 340 واط / كغ
- نسبة الشحن / التفريغ: 80-90 ٪
- دورة الشحن: 400: 1200 دورة
- الجهد الخلوي الاسمي: 3.85 / 3.6 NMC فولط
بطاريات الرصاص الحمضية
بطاريات الرصاص الحمضية تعتبر من أهم مصادر الطاقة التي تعتبر تكلفتها منخفضة خصوصاً في التطبيقات عالية الأداء. لكن حجمها كبير وهذا ما جعل استخدامها مجدود في التطبيقات الثابتة، كالألواح الفولطاضوئية (الشمسية). حمض الرصاص هو أقدم نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن ولا يزال مهمًا جدًا ومهمًا في عالم اليوم. وتعتبر تكلفتها رخيصة لذلك لها استخدامات كثيرة في المركبات والكهرباء الاحتياطية في المنازل وغيرها.
وهكذا نكون قد تعرفنا على انواع البطاريات الرئيسية واستخدامها، ويبقى أنواعها حسب الحجم والتكلفة وغيره يمكنك معرفته عندما تنوي شراء أحدها من المتجر.
