باتری چیست و چگونه کار میکند؟

باتری یک منبع انرژی شیمیایی است که می تواند انرژی الکتریکی را ذخیره کند و در صورت نیاز آن را آزاد کند. باتری ها در طیف گسترده ای از دستگاه های الکترونیکی، از جمله تلفن های همراه، لپ تاپ ها، ساعت ها، ماشین های اسباب بازی و وسایل نقلیه برقی استفاده می شوند.

 

باطری ها از دو الکترود (قطب مثبت و قطب منفی) و یک ماده شیمیایی به نام الکترولیت تشکیل شده اند. الکترودها موادی هستند که بار الکتریکی را حمل می کنند. الکترولیت یک ماده رسانای الکتریکی است که الکترودهای مثبت و منفی را به هم متصل می کند.

 

هنگامی که یک باتری به یک مدار الکتریکی متصل می شود، واکنش های شیمیایی بین الکترودها و الکترولیت اتفاق می افتد. این واکنش ها باعث جریان الکترون ها از یک الکترود به الکترود دیگر می شود. این جریان الکترون ها همان چیزی است که ما به عنوان برق می شناسیم.

 

معرفی انواع باتری

باتری ها را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: باتری های اولیه و باتری های ثانویه.

باتری های اولیه

 

باتری های اولیه یکبار مصرف هستند و پس از تخلیه، باید دور انداخته شوند. این باتری ها معمولاً از مواد شیمیایی خاصی ساخته می شوند که پس از تخلیه، قابل استفاده مجدد نیستند. برخی از نمونه های باتری های اولیه عبارتند از:

 

باتری های قلیایی: باتری های قلیایی رایج ترین نوع باتری در جهان هستند. این باتری ها در طیف گسترده ای از دستگاه های الکترونیکی استفاده می شوند. باتری های قلیایی از یک الکترود منفی از جنس روی و یک الکترود مثبت از جنس منگنز دی اکسید ساخته شده اند. الکترولیت این باتری ها از جنس هیدروکسید پتاسیم است.

 

باطری  های سرب-اسید: باتری های سرب-اسید در وسایل نقلیه برقی و سایر وسایل نقلیه استفاده می شوند. این باتری ها از دو الکترود از جنس سرب ساخته شده اند. الکترولیت این باتری ها از جنس اسید سولفوریک است.

 

باتری های جیوه: باتری های جیوه در ساعت ها، دوربین ها و سایر دستگاه های الکترونیکی کوچک استفاده می شوند. این باتری ها 

از یک الکترود منفی از جنس جیوه و یک الکترود مثبت از جنس زینک ساخته شده اند. الکترولیت این باتری ها از جنس هیدروکسید پتاسیم است.

 

باتری های روی-کربن: باتری های روی-کربن در دستگاه های الکترونیکی کوچک مانند ریموت کنترل ها و ساعت ها استفاده می شوند. این باتری ها از یک الکترود منفی از جنس روی و یک الکترود مثبت از جنس کربن ساخته شده اند. الکترولیت این باتری ها از جنس هیدروکسید پتاسیم است.

باتری های ثانویه

 

باطری های ثانویه قابل شارژ هستند و می توان آنها را چندین بار استفاده کرد. این باتری ها معمولاً از مواد شیمیایی مختلفی ساخته می شوند که پس از تخلیه، می توان آنها را با اعمال جریان الکتریکی به آنها دوباره شارژ کرد. برخی از نمونه های باتری های ثانویه عبارتند از:

 

باتری های نیکل-کادمیم: باتری های نیکل-کادمیم در وسایل نقلیه برقی و سایر وسایل نقلیه استفاده می شوند. این باتری ها از دو الکترود از جنس نیکل و کادمیم ساخته شده اند. الکترولیت این باتری ها از جنس هیدروکسید پتاسیم است.

 

باطری  های نیکل-هیدرید فلزی: باتری های نیکل-هیدرید فلزی در تلفن های همراه، لپ تاپ ها و سایر دستگاه های الکترونیکی قابل حمل استفاده می شوند. این باتری ها از یک الکترود منفی از جنس نیکل و یک الکترود مثبت از جنس هیدرید فلزی ساخته شده اند. الکترولیت این باتری ها از جنس هیدروکسید پتاسیم است.

 

باتری های لیتیوم-یون: باتری های لیتیوم-یون در تلفن های همراه، لپ تاپ ها و سایر دستگاه های الکترونیکی قابل حمل استفاده می شوند. این باتری ها از دو الکترود از جنس لیتیوم ساخته شده اند. الکترولیت این باتری ها از جنس یک ترکیب آلی است.

 

باتری های لیتیوم-پلیمر: باتری های لیتیوم-پلیمر مشابه باتری های لیتیوم-یون هستند، با این تفاوت که الکترولیت آنها از جنس یک پلیمر است. این باتری ها وزن کمتری نسبت به باتری های لیتیوم-یون دارند.

سایر انواع باتری ها

 

علاوه بر انواع باطری های اولیه و ثانویه که در بالا ذکر شد، انواع دیگری از باتری ها نیز وجود دارند که کاربردهای خاص خود را دارند. برخی از این انواع باتری عبارتند از:

 

• باتری های قابل شارژ قابل حمل: این باتری ها معمولاً در دستگاه های الکترونیکی قابل حمل مانند تلفن های همراه، لپ تاپ ها و دوربین ها استفاده می شوند.
• باطری های خودرویی: این باتری ها در وسایل نقلیه موتوری استفاده می شوند.
• باتری های صنعتی: این باتری ها در کاربردهای صنعتی مانند برق اضطراری و تجهیزات پزشکی استفاده می شوند.
• باتری های خورشیدی: این باتری ها از انرژی خورشیدی برای شارژ استفاده می کنند.

 

انتخاب نوع باطری مناسب به عوامل مختلفی از جمله کاربرد مورد نظر، ظرفیت مورد نیاز و قیمت بستگی دارد. عمر مفید یک باتری به عوامل مختلفی از جمله نوع باتری، نحوه استفاده از آن و شرایط محیطی بستگی دارد. به طور کلی، باتری های اولیه عمر کوتاه تری نسبت به باتری های ثانویه دارند.

 

ساختار باتری

ساختار باتری از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

 

الکترودها: الکترودها موادی هستند که بار الکتریکی را حمل می کنند. الکترود مثبت (کاتد) الکترون ها را جذب می کند و الکترود منفی (آند) الکترون ها را از دست می دهد.

الکترولیت: الکترولیت یک ماده رسانای الکتریکی است که الکترودهای مثبت و منفی را به هم متصل می کند.

محفظه: محفظه باتری فضایی است که الکترودها و الکترولیت را در خود نگه می دارد.

 

در باتری های اولیه، الکترودها و الکترولیت به گونه ای طراحی شده اند که پس از تخلیه، قابل استفاده مجدد نباشند. در باتری های ثانویه، الکترودها و الکترولیت به گونه ای طراحی شده اند که پس از تخلیه، قابل شارژ باشند. 

نحوه عملکرد باتری 

هنگامی که یک باطری به یک مدار الکتریکی متصل می شود، واکنش های شیمیایی بین الکترودها و الکترولیت اتفاق می افتد. این واکنش ها باعث جریان الکترون ها از یک الکترود به الکترود دیگر می شود. این جریان الکترون ها همان چیزی است که ما به عنوان برق می شناسیم. 

در باتری های اولیه، واکنش های شیمیایی پس از تخلیه، برگشت ناپذیر هستند. در باتری های ثانویه، واکنش های شیمیایی پس از تخلیه، برگشت پذیر هستند. به همین دلیل، باتری های ثانویه را می توان شارژ کرد.

 

باطری ها نقش مهمی در زندگی مدرن ما ایفا می کنند. آنها به ما امکان می دهند از دستگاه های الکترونیکی خود در هر زمان و هر مکان استفاده کنیم. باتری ها همچنین در وسایل نقلیه برقی و سایر وسایل نقلیه استفاده می شوند که به کاهش آلودگی هوا کمک می کند.