پیل اولیه (باتری های غیر قابل شارژ)

پیل اولیه (باتری های غیر قابل شارژ):
باتری های غیر قابل شارژ به عنوان باتری های اولیه یا پیل اولیه شناخته می شوند. باتری های اولیه، آن هایی هستند که وقتی انرژی ذخیره شده آن ها یک بار به طور کامل استفاده می شود، نمی توان دوباره از آن ها استفاده کرد.

این باتری ها توسط هیچ منبع خارجی نمی توانند مجدداً انرژی ذخیره کنند. به همین دلیل است که پیل های اولیه را باتری های یک بار مصرف می نامند.

عامل اصلی کاهش طول عمر باتری های اولیه این است که در طول استفاده، قطبیده می شوند.

برای طولانی کردن عمر باتری ها با کاهش اثر قطبش، از واقطبیدگی شیمیایی استفاده می شود؛ یعنی اکسید کردن هیدروژن با آب به وسیله اضافه کردن عامل اکسیدکننده به پیل. به عنوان مثال، در پیل روی-کربن و لکلانشه از منگنز دی اکسید و در پیل بانسن (Bunsen) و گرو (Grove) از نیتریک اسید استفاده می شود.

چند کاربرد پیل های اولیه به صورت زیر است:

• ساعت و اسباب بازی ها.
• وسایل خانگی کوچک.
• رایانه های شخصی.
• اینورترها و چراغ های قابل حمل ضروری.

انواع باتری های غیر قابل شارژ عبارتند از:

• باتری روی-کربن.
• قلیایی.
• پیل های لیتیومی.
• پیل های نقره اکسید.
• پیل های روی-هوا.

باتری روی-کربن:
باتری های روی-کربن نخستین باتری های خشک تجاری هستند که نیروی خیلی کمی را تأمین می کنند و به عنوان پیل خشک شناخته می شوند.

یک میله کربنی در باتری قرار می گیرد که جریان را از الکترود دی اکسید منگنز جذب می کند. این امر می تواند 1٫5 ولت DC تولید کند. این نوع باتری ها در چراغ قوه، رادیو و ساعت دیواری مورد استفاده قرار می گیرند.

باتری آلکالین:
باتری آلکالین نیز یک باتری سلولی خشک است که از آند روی و کاتد دی اکسید منگنز تشکیل شده است. باتری آلکالین با قوطی فولادی بسته شده و قسمت بیرونی بخش داخلی با دی اکسید منگنز پر شده است.

الکترولیت روی و هیدروکسید پتاسیم در مرکز باتری وجود دارد. باتری های آلکالین نسبت به سایر باتری ها چگالی بالاتری دارند. این باتری ها معمولاً در پخش کننده های صوتی، رادیو و چراغ قوه ها استفاده می شوند.

باتری لیتیومی:
باتری های پیل لیتیومی (Lithium Cell) به شکل سکه ای یا دکمه ای به بازار عرضه می شوند. این باتری ها مقدار ولتاژ بیشتری (3 ولت) نسبت به باتری های روی، قلیایی و منگنز تولید می کنند. پیل های لیتیومی کوچک تر و سبک تر هستند و طول عمر بیشتری دارند (تقریباً 10 سال).

مقاومت داخلی این باتری ها بالا بوده و قابل شارژ نیستند. متداول ترین پیل سکه ای مورد استفاده در تعدادی از وسایل الکترونیکی، CR2032 است که مقدار ولتاژ خروجی آن 3 ولت است.

باتری نقره اکسید:
باتری های نقره اکسید (Silver Oxide)، باتری هایی کم توان با ظرفیت بالا هستند. ظاهر این باتری ها شبیه پیل های جیوه ای است و نیرو محرکه الکتریکی (EMF) آن ها بیشتر از 1٫5 ولت است.

کاتد این باتری از نقره اکسید و الکترولیت موجود در داخل آن از پتاسیم یا سدیم هیدروکسید ساخته می شود. از آنجایی که فلز نقره گران است، این باتری کاربردهای خیلی محدودی دارد.

پیل های نقره اکسید ویژگی های بسیار خوبی دارند که عبارتند از:

• آب بندی منحصر به فرد ساختار این باتری باعث می شود که در برابر نشت کردن بسیار مقاوم باشد.
• ولتاژ خروجی ثابت داده شده توسط باتری برای تخلیه پایدار مفید است.
• استفاده از آنتی اکسیدان ها به چگالی انرژی بالا در باتری کمک می کند.

از کاربردهای پیل نقره اکسید می توان به موارد زیر اشاره کرد؟

• دستگاه های IOT.
• ساعت های الکتریکی.
• ابزار دقیق.
• وسایل پزشکی.

باتری روی-هوا:
باتری روی-هوا (Zinc Air) در مدت 5 دقیقه درست پس از باز شدن به ولتاژهای عملکرد کامل می رسد. این باتری ها از نوع باتری های اولیه با طراحی قابل شارژ هستند. مقدار اکسیژن موجود در هوا به عنوان جرم فعال باتری عمل می کند.

در این باتری، کاتد یک بدنه پرمنفذ است که از کربن ساخته شده و به هوا دسترسی دارد. ولتاژ خروجی این پیل 1٫65 ولت است.

در حین تخلیه، توده ای از ذرات روی، آند پرمنفذی را تشکیل می دهد که با الکترولیت اشباع شده است.

اکسیژن موجود در هوا با یون هیدروکسیل واکنش داده که منجر به تولید زینکات می شود. زینکات نیز روی اکسید و آب را تولید می کند که به الکترولیت باز می گردد.