تعریف انواع باتری های اولیه در صنایع

انواع باتری:
باتری های مختلفی در اشکال، ابعاد، ولتاژ و ظرفیت های مختلف وجود دارند. به طور کلی تمامی باتری ها را در دو دسته اولیه و ثانویه دسته بندی می کنند.

منظور از باتری های اولیه، باتری هایی هستند که تنها یک بار قابل استفاده بوده و پس از اتمام ظرفیت، کاربردی ندارند.

البته مراکز خاصی وجود دارند که باتری های مصرفی را بازیافت کرده تا برای محیط زیست خطری ایجاد نکنند.

باتری های ثانویه نیز باتری هایی هستند که پس از اتمام ظرفیت، قابلیت شارژ دوباره دارند. در واقع با قرار دادن آن ها در خلاف جهت معمول در مدار (جریان عکس) می توان آن ها را دوباره شارژ کرد.

در این صورت می توان گفت که واکنش های شیمیایی در ماده الکترولیت در جهت عکس انجام می شوند. البته توجه داشته باشید تعداد دفعات شارژ محدود بوده و پس از تعداد مشخصی عمل شارژ و دشارژ، باتری کارایی اولیه خود را از دست می دهد و دچار افت ولتاژ می شود. این امر به وضوح در باتری گوشی های هوشمند دیده می شود.

باتری های اولیه (یکبار مصرف - غیر قابل شارژ):
در نگاه اول ممکن است که باتری های اولیه، نسبت با مدل های ثانویه گران قیمت و قدیمی به حساب آیند. اما مزیت عمده آن ها این است که انرژی بیشتری در خود ذخیره می کنند و زمان دشارژ طولانی تری نسبت به ظرفیت مشابه در باتری های ثانویه دارند.

به طور مثال یکی از کاربرد های اصلی باتری های اولیه، تامین انرژی ضربان سازهای قلب است که به مدت طولانی در بدن فرد دارای مشکل قلبی قرار می گیرد.

سه نوع اصلی از باتری های اولیه به نام های کربن-روی، قلیایی و لیتیومی وجود دارند.

از آنجایی که هیچ مایعی در آن ها وجود ندارد یا به عبارت دیگر، ماده الکترولیت آن ها جامد است، اغلب به آن ها سلول های خشک گفته می شود.

باتری روی کربن (Zinc - Carbon):
می توان گفت ارزان ترین نمونه باتری های اولیه که در زندگی روزمره از آن ها استفاده می کنیم، باتری های روی - کربن هستند.

باتری های یکبار مصرف روی - کربن حدود سال 1865 میلادی توسط مخترع فرانسوری «ژئورژ لکلانچ» (Georges Leclanché) اختراع شد.

به همین دلیل بعضاً به این نوع باتری ها، سلول های لکلانچ نیز گفته می شود.

این نوع باتری ها گرچه ارزان قیمت و برای کاربردهای معمولی مناسب اند، اما ظرفیت و عمر زیادی نداشته و نیاز به تعویض سریع و زودهنگام دارند. باتری روی-کربن گزینه ای مناسب جهت آموزش چگونگی عملکرد باتری، به شرح ذیل است:

الکترود مثبت از یک میله کربی ساخته شده که توسط پودری از جنس کربن و منگنز (IV) اکسید (manganese (IV) oxide) احاطه شده است.

الکترود منفی نیز آلیاژی از جنس روی است. الکترولیت نیز ماده کلرید آمونیوم (ammonium chloride) است.

به هنگام قرارگرفتن باتری روی-کربن در مدار الکتریکی، واکنش های متفاوتی در دو الکترود رخ می دهد. در الکترود منفی، روی به یون های روی تبدیل شده و در نتیجه الکترون های آزاد شده از طریق سیم شارش پیدا کرده و به سمت الکترود مثبت (میله کربنی) می روند. در الکترود مثبت نیز، منگنز (IV) اکسید طی واکنشی به منگنز (III) اکسید و آمونیاک تبدیل می شود.

باتری قلیایی (Alkaline):
باتری های اولیه قلیایی نسبت به باتری های روی-کربن ظرفیت و عمر بیشتری داشته که درنتیجه قیمتشان کمی بالا تر است. الکترود مثبت در این نوع باتری ها از جنس منگنز اکسید (Manganese (IV) Oxide) و الکترود منفی از جنس روی (Zinc) ساخته شده است.

الکترولیت نیز محلول قلیایی غلیط پتاسیوم هیدروکسید (Potassium Hydroxide) است. الکترولیت مذکور باعث ایجاد خارش و سوزش چشم، پوست و مشکلات تنفسی شود. لذا باید مراقب بود تا این ماده از باتری به بیرون نشت نکند.

در الکترود مثبت، منگنز (IV) اکسید طی واکنشی شیمیایی به یون های منگنز (ّIII) اکسید و هیدروکسیل (Hydroxyl) تبدیل می شود.

در الکترود منفی نیز، روی با یون های هیدروکسیل واکنش داده که طی آن، چندین الکترون آزاد شده و از طریق سیم رسانا در مدار جریان می یابند.

باتری دکمه ای (Button Battery):
باتری هایی با سلول های دکمه ای شکل که بیشتر به باتری ساعت یا سکه ای معروف هستند، الکترود هایی مشابه باتری های قلیایی دارند با این تفاوت که ماده الکترولیت آن ها به جز مواد قلیایی، الکترولیت های دیگر نیز می تواند باشد.

الکترود منفی در این نوع باتری ها در انواع مختلف از روی یا لیتیوم ساخته شده است. الکترود مثبت نیز در مدل های مختلف از اکسید منگنز (manganese oxide)، اکسید نقره (silver oxide) یا اکسید مس (copper oxide) ساخته می شود.

مدل هایی از نوع این باتری ها با الکترود مثبت اکسید جیوه (mercury oxide) نیز وجود دارد که امروزه به دلیل خطر جیوه برای سلامتی انسان ها مورد استفاده قرار نمی گیرند.