باتری ها.

باتری ها ابزار های هستند که در گوشه گوشه خونه ، محل کار و ...  وجود آن ها را احساس می کنیم و برای راه برد زندگیمان به آن ها نیاز داریم. اساس کار باتری به گونه ای بوده که طی اکسید شدن آنُد ، الکترون ها با گذر از مدار و ماده ای به نام الکترولیت ، که از مواد گوناگونی میتواند تشکیل شود ، به کاتد (قطب مثبت) رسیده و اینگونه انرژی ایجاد می شود. باتری ها که اکثرا آن ها را به قلمی (AA) و نیم قلمی (AAA) می شناسیم ، به دسته های زیادی تقسیم می شوند و اصلا محدود به این دو نیستند . 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 و در مدل های متنوعی در سه شاخه اصلی شامل : باتری های سیلندری ، باتری های کتابی و باتری های دکمه ای به تولید می رسند و در دسترس همگان قرار دارند ؛ حال در این مقاله می خواهیم به بررسی تخصصی دسته ای خاص از آنها ، یعنی باتری های سیلندری ، بپردازیم.

از ابتدا ساخت و طراحی باتری های سیلندری به صورت تجاری در حدود اوایل قرن بیستم ، هیچگونه استانداردی بر روی آنان حاکم نبود و شرکت های مختلف در ابعاد و ظرفیت دلخواه ، آن ها را راهی بازار مصرف کنندگان می کردند. همین مورد اشکالی بود که موئسسه های بزرگ دنیا از جمله موئسسه ملی استاندارد آمریکا (ANSI) ، به وضع استانداردی در سال 1907 رای دادند که باتری های سیلندری در سایز هایی مشخص ، که از معروف ترین آنها می توان 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 باتری ها برای کاری مناسب بودند که با بزرگتر شدن ابعاد ، وظیفه سنگین تری در قبال تغذیه وسیله مورد نظر داشتند و جریان بیشتری را به آن انتقال می دادند.

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

بارز ترین و معروف ترین ویژگی هر باتری ، ظرفیت آن بوده که با واحد میلی آمپر بیان می شود.

میلی آمپر – ساعت (mAh) :

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.

واحد بعدی ولت است.

ولت (V) :

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.

و در آخرین مورد ، شما را با انرژی ذخیره ای در باتری ها آشنا می کنیم که در اصطلاح به آن وات – ساعت می گویند.

وات – ساعت (Wh) :

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.

(این سه مورد تنها از موارد لازم بوده و هیچ گاه فقط به آن ها بسنده نکنید.)

با گذر از مشخصات فنی ، دانستن بعضی از اصطلاحات دیگر نیز خالی از لطف نیست ؛ مانند عمر قفسه که بیانگر مقدار زمانی هست که باتری با بودن در انبار یا بسته بندی ، شارژ خود را از دست می دهد که به علت دشارژ خود آن هست و یا حتی اثر حافظه که در نوع بخصوصی از باتری ها ، با شارژ کردن باتری نیمه پر به نوعی بازه 0 تا 100 درصدی باتری را تغییر داده و مقداری از ظرفیت را از دست می دهید.

حالا نوبت مواردی است که از چشم پنهان است و در دل باتری اتفاق می افتد. تمام باتری ها به دو دسته شارژی و غیر قابل شارژ تقسیم شده که باطری های 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 می باشند که در طول عمر حیات خود ولتاژ ثابتی را تجربه نکرده و روز اول کاری با روز آخرشان تفاوت بسیار دارد ! باتری های غیر قابل شارژ متشکل از باتری های روی – کربن ، دسته نام آشنا آلکالاین و باتری های به نسبت جدید لیتیومی هستند.

باتری های روی – کربن :

قدیمی ترین نوع باتری ها روی – کربن بوده که در قرن بیستم معرفی شدند. باتری های روی-کربن از طریق واکنش روی با آمونیوم کلرید انرژی لازم را تولید می کردند 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 می شد ؛ که به همین خاطر سازندگان توصیه کردند که در دما های بالا استفاده نشود و حتی برای نگهداری طولانی مدت ، سعی بر سرد نگهداشتن آن ها بکنید. این جور 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.

باتری های 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 قفسه 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.

باطری های لیتیومی :

نسل جدیدی از باتری های غیر قابل شارژ که ظرفیتی چندین برابر باتری های 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.

قدیمی ترین نوع باتری های شارژی ، باتری های نیکل – کادمیوم هستند.

نیکل – کادمیوم :

قدمت همیشه عامل برتری نبوده و شما در این دسته از باتری ها به آن پی خواهید برد. ساخت چنین باتری هایی با ظرفیت های 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 باتری ها استفاده می کنید ، خواهشا هر چه سریع تر آن ها را دور انداخته و از نسل تازه باتری ها بهره ببرید که بسیار برای سلامتتان مضر می باشد.

باتری های نیکل – هیدرید فلز :

استفاده از نیکل و نوعی فلز برای تولید جریان ، باعث نام گرفتن این نوع از باتری ها با نام نیکل – هیدرید فلز بود. این دسته از باتری ها بعد از حذف فلز سمی کادمیوم از چرخه قبلی ، ولتاژ ثابتی را در طول حیات خود تجربه می کنند که این نیز اساس فرق این باتری ها با باتری های غیر قابل شارژ مانند باتری های آلکالاین است. باتری های نیکل – هیدرید ظرفیت های مناسبی داشته (معمولا تا 3000 میلی آمپر) و بدلیل سهولت در خرید ، امر اقتصادی و پشتیبانی از بازه وسیعی از کاربری ها ، محبوبیت نسبتا بالایی دارند ؛ ولی در نظر داشته باشید که این باتری ها 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 باتری های نیکل – هیدرید فلز می شوند.

باتری های 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.

باتری های لیتیوم یون :

و گل سر سبد باتری ها ، باتری های لیتیوم یون. باتری هایی که از طریق فلز لیتیوم جریان لازم را تولید می کنند و شناخته شده ترین باتری ها بعد از باتری های آلکالاین هستند. باتری های لیتیوم یون عملکرد فوق العاده ای در دستگاه های نیازمند جریان بالا دارند که با ولتاژ 3.7 یا 3.6 ولتی آن ها را تغذیه می کنند. باتری های لیتیوم یون به صورت خیلی محدود در ابعاد متعارف (AA یا AAA) ساخته می شوند و بیشتر بصورت اختصاصی و شخصی سازی شده با شارژر های مخصوص در دستگاه ها یا ابزار ها استفاده می شوند.

با یک جمع بندی کلی در حال حاظر باتری های غیر قابل شارژ حدود 90 درصد از بازار باتری ها را در اختیار داشته که نوع آلکالاین آن ها ، معروف و محبوب ترین آنان بوده که در بخش شارژی ، این محبوبیت متعلق به باتری های نیکل – هیدرید فلز می باشد ؛ شاید کمی باعث تعجبتان شود که چرا باتری های لیتیوم یونی در این بخش جایی ندارند. باتری های لیتیوم یون بدلیل مصارف معلوم و عدم کاربرد وسیع ، جایگاه اول را به باتری های نیکل – هیدرید باخته اند و فروش به مراتب کمتری نسبت به آن ها دارند. در هر صورت دنیای باتری ها جهانی بسیار گسترده بوده که روز به روز بزرگتر شده و با پیشرفت علم هر لحظه امکان معرفی محصول جدیدی انتظار می رود. با این حال ، باتری مورد نظرتان باید مطابق با مصرف شما باشد و عملا خرید باتری هایی با قابلیت های بخصوص مانند باتری های لیتیوم یون برای استفاده در ساعت های دیواری هیچ توجیه ای نداشته.