امروزه از تكنولوژی های مختلفي برای ساخت انواع باتری استفاده می شود. باتری های متعددی در بازار وجود دارد كه با فرمول های شيميايی خاصی ساخته می شوند در اين آموزش تمركز ما بر روی انواع باتری های مورد استفاده در الكترونيك DIY و سيستم های embedded می باشد. 
واژگان و عبارات فني باتری های مختلف
CapacityCapacityبه معنای ظرفيت می باشد. باتری ها برای ذخيره برق به كار می روند و ميزان برقی كه هر كدام ذخيره می كنند متفاوت است. به اين ميزان ذخيره برق باتری، ظرفيت می گويند. باتری های با نوع يكسان از لحاظ جريان خروجی از آنها با هم مقايسه می شوند به عنوان مثال باتری های با نوع 1000mAh و يا 2000mAh .Nominal Cell VoltageNominal Cell Voltage به معنای ولتاژ نامی سلول مي باشد. يعنی هنگامي كه باتری به طور كامل شارژ است ولتاژ خروجی هر سلول با اين نام خوانده می شود. ولتاژ نامی يك باتری به واكنش های شيميايی درون آن بستگی دارد. مثلا ولتاژ خروجی باتری اسيدی ماشين 12V است و يك باتری سكه ای ليتيم 3V است. مفهوم واژه نامی در اينجا بسيار مهم است مثلا يك باتری LiPo در هنگام شارژ كامل دارای ولتاژ 4.23 ولت می باشد و بعد از کمی استفاده به 3.7 ولت نامی می رسد و هنگامی كه تخليه می شود ولتاژ آن به 2.7 ولت هم می رسد. ولتاژ نامي در انواع باتری ها متفاوت است.
باتری‌های شارژی Cycle Energy سونی با ظرفیت ۲۵۰۰، ۲۱۰۰ و ۲۰۰۰ میلی‌آمپر ساعت
ShapeShapeبه معنای شكل می باشد. انواع باتری در شكل ها و اندازه های مختلف عرضه می شود. اصطلاح ‘AA’ و دیگر اصطلاحات که به شکل باتری مرتبط است را در زیر مشاهده می کنید:Primary VS SecondaryPrimary به معنای اوليه مي باشد و در اينجا معادل مصرف شدنی می باشد يعنی باتری هايی كه فقط يك بار قابل استفاده اند و بعد از اتمام غير قابل استفاده اند. البته اين باتری ها را مدت زمان طولانی تری استفاده كرد. اين باتری از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نيستند.
ابعاد استانداردباتری‌های سیلندری، به شکل آشنایی که امروزه آنها را می‌شناسیم، اوایل قرن بیستم میلادی معرفی و روانه‌ی بازار شدند. در ابتدا استاندارد خاصی برای این باتری‌ها وجود نداشت و شرکت‌های سازنده‌ی باتری، باتری‌های سیلندری خود را در اندازه‌ی دلخواه تولید می‌کردند؛ تا اینکه سازمان‌های استاندارد از جمله مؤسسه‌ی ملی استاندارد آمریکا (ANSI)، در سال ۱۹۰۷ اولین استانداردها را برای ابعاد باتری‌های سیلندری وضع کردند. تعدادی از معروف‌ترین و متداول‌ترین ابعاد باتری‌های استاندارد را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید. 
متداول‌ترین ابعاد باتری‌های سیلندری. از راست به چپ: D, C, AA, AAA, AAAA
Secondary به معنای ثانويه می باشد و منظور باتری هايی است كه قابل شارژ هستند و بعد از تخليه شارژ آنها می توان دوباره آنها را شارژ كرد.| شکل و نوع باتری | ماده شیمیایی | ولتاژ نامی | قابلیت شارژ مجدد |
|---|
| AA, AAA, C, and D | Alkaline or Zinc-carbon | 1.5V | No |
| 9V | Alkaline or Zinc-carbon | 9V | No |
| Coin cell | Lithium | 3V | No |
| Silver Flat Pack | Lithium Polymer (LiPo) | 3.7V | Yes |
| AA, AAA, C, D (Rechargeable) | NiMH or NiCd | 1.2V | Yes |
| Car battery | Six-cell lead-acid | 12.6V | Yes |
ب ظرفيت، شكل و اندازه می توان چگالی انرژی يك باتری را محاسبه كرد. تكنولوژی های متفاوت چگالی های انرژی متفاوتی را رقم زدند مثلا يك پك باتری ليتيم در يك حجم خاص چگالی انرژی بيشتری نسبت به آلكالاين و coin cell دارد.Internal Discharge RateInternal Discharge Rate به معنای نرخ تخليه درونی باتری می باشد. آيا تا حالا ماشينی كه 6 ماه متوقف بوده و تازه قراره استارت بزنيد رو روشن كرده ايد؟ باتري ها هنگامي كه بدون استفاده بمانند شروع به تخليه می كنند. نرخ اين تخليه در طی زمان يك پارامتر مهم برای هر باتری است.Safetyباتری ها اساسا به دليل اينكه انرژی الكتريكی را ذخيره می كنند قابل انفجار هستند. برای جلوگيری از ضرر و زيان ناشی از آن، باتری را بايد به شكل بسيار ايمن طراحی كرد. اكثر باتری های ليتيم پليمر در درونشان مدارهای خاصی دارند كه جهت جلوگيری از انفجار و آتش سوزی می باشد. ايمنی در انواع باتری ها متفاوت است.
ولتاژ نامی
يك سلول باتري LiPo ولتاژ نامی 3.7 ولت را دارد. هنگامي كه به طور كامل شارژ می شود يك سلول دارای ولتاژ 4.2 ولت است ولی به سرعت به مقدار ولتاژ نامی 3.7 ولت می رسد و هنگامی كه تخليه می شود اين ولتاژ حدود 3 ولت می شود. اين بدين معنی است كه اگر از يك باتری تك سلولی برای پروژه خود استفاده می كنيد بايد با استفاده از رگولاتور از عهده اين تغيير ولتاژها بر بيايد و چنانچه يك ولتاژ مثلا 5 ولت می خواهيد بايد دوتا سلول را به صورت سری با هم استفاده كنيد كه يك ولتاژ 7.4 ولت داريد و سپس اين ولتاژ را با رگولاتور به 5 ولت برسانيد.شارژ و دشارژ باتری
برای باتری های تك سلولی Lipo شارژرهای متعددی وجود دارد كه معمولا با استفاده از USB باتری را شارژ مي كنند. باتری های LiPo در برابر شارژ بيش از حد آسيب پذيرند و حتما از شارژهای مخصوص خودشان استفاده كنيد. باتری های ليتيم پليمر در برابر تخليه شارژ بيش از حد آسيب پذيرند و معمولا در بالايشان يك مدار ايمن برای جلوگيری از تخليه بيش از حد و حفاظت از باتری دارند و چنانچه ولتاژ باتری به ولتاژ آستانه خود يعنی 3 ولت برسد جريان را قطع می كند.Lithium Polymer Battery
باتری های ليتيم پليمر دارای نرخ تخليه ولتاژ درونی كمی هستند و در صورتی كه باتری هايی برای مدت زمان كاركرد طولانی چند ماه لازم داريد اينگونه باتری مناسب هستند. همچنين اين باتری ها برای كاربردهای سيار هم مناسب هستند.
باتري هاي ليتيم پليمر يا به اختصار Lipo باتری های بسيار كاربردی در الكترونيك embedded هستند و به صورت گسترده ای استفاده مي شوند. در گوشی های موبايل به شكل گسترده ای از اين نوع باتری ها استفاده مي شود و نسبت به قيمتشان بسيار مقرون به صرفه است. شارژرهای اين باتری ها مخصوص است و نهايت دقت را در هنگام شارژ آنها داشته باشيد.Nickel Metal Hybrid Battery
Nickel Metal Hybridباتری هيبريد نيكل-فلز كه به اختصار NiMH خوانده می شوند باتری هايی با قابليت شارژ مجدد هستند. اين باتری های ارزان هستند ولي از لحاظ چگالی انرژی داخلی كمتر از باتري های ليتيم پليمر هستند. در اين باتری ها بر خلاف باتری های ليتيم پليمر نيازی به نگران بودن درباره تخليه بيش از حد ولتاژ نيست. مثلا در مسواك های برقی از اين نوع باتری استفاده می شود و در صورتی كه ولتاژ آن از يك حدی كمتر شود دور مسواك كند می شود ولی باز هم می توانيد استفاده كنيد تا تخليه كامل صورت گيرد. در ريش تراش های برقی هم از اين نوع باتری ها استفاده می شود. هر سلول آن دارای 1.2ولت ولتاژ نامی است تركيب چهارتا از اين باتری ها از نوع AA ولتاژ 4.8 ولت را توليد مي كند كه برای اكثر كاربردهای 5ولتی مناسب است.
Coin Cell
Coin Cellباتری های سكه ای برای موارد كوچك و پروژه ای كم مصرف بسيار مناسب است. اين نوع باتری ها را در ساعت های مچی و اكثر تجهيزات كوچك مصرفی به وفور می توان يافت. اين نوع باتری ها از انواع باتری های قابل شارژ نيستند و بعد از اتمام شارژ دور انداخته می شوند. تكنولوژی ساخت باتری های سكه ای متفاوت است بعضی از آنها مشابه آلكالاين است و بعضی ديگر مشابه باتری های ليتيمی هستند. در صورتی كه باتری سكه ای آلكالاين باشد ولتاژ نامی هر سل آنها 1.5 ولت است و در صورتی كه باتری سكه ای ليتيمی باشد ولتاژ نامی هر سلول آن 3ولت است. باتري های سكه ای در اندازه های مختلف وجود دارند كه هركدام با اندازه و ماده شيميايی بكار برده شده در آن طبقه بندی مي شود. تمامي باتری های سكه ای آلكالاين با حرف “L” شروع می شوند و تمامي باتری های سكه ای ليتيمی با “C” شروع می شوند. مثلا:CR2032 به معني اين است كه يك باتری سكه ای ليتيم(ولتاژ نامي 3 ولت) داريم كه قطر آن 20 ميليمتر است و ضخامت آن 3.2 ميليمتر است.LR1154 به معني يك باتری سكه ای آلكالاين(ولتاژ نامي 1.5 ولت) است كه قطر آن 11ميليمتر است و ضخامت آن 5.4 ميليمتر است.Alkaline
همه ما با باتری آلكالاين آشنايی داريم و با آن بزرگ شده ايم. اين باتری ها ارزان، كاركرد آسان و ايمن هستند.AAs و AAAs معمول ترين نوع باتری آلكالاين هستند كه ولتاژ نامی هر سلول آن 1.2 ولت است هرچند كه در اوايل استفاده از آن حدود 1.5 ولت دارد. بخاطر اينكه ولتاژ نامی AAs حدود 1.2ولت است برای كاربردهای مختلف بايد چندتا از آن ها را در يك پك قرار داد. مثلا 3 تا از آنها را در يك پك قرار می دهيم تا ولتاژ 3.3 ولت را تامين كند يا چهار تا از آنها را در يك پك قرار می دهيم تا ولتاژ 5 ولت را تامين كند.باتری های 9V
باتری های 9V هم به وضوح دارای ولتاژ نامی 9 ولت هستند. اين نوع باتری ها كه با نام باتری های كتابی هم خوانده می شوند دارای يك كابل ارتباط هستند و مشكل آنها در تخليه سريع و دوام نداشتن است. ولی برای كارهای سيار می توانيد از آنها استفاده كنيد. اينگونه باتری ها مشابه باتری های ليتيم-پليمر هستند و تفاوت آنها در اندازه لايه های شيميايی مواد سازنده آنهاست كه باتری های ليتيم -پليمر سبك تر از باتری های ليتيم-يون هستند و مقاومت بيشتری در برابر شارژ بيش از حد و نشت مواد شيميايی نسبت به باتری های ليتيم-يون دارند. از طرفی باتری ليتيم-يون نسبت به ليتيم پليمر ارزان تر است و چگالی انرژی آن هم بالاتر است.
باتری مورد استفاده در خودروها معمولا از اين نوع باتری است چون هم ارزان است و نسبت به وزنش ولتاژ و جريان بالايی راتامين مي كند و شارژ آنها هم بسيار آسان است. اين باتری ها به صورت شبكه شبكه از سرب ساخته مي شوند كه به آن اسيدی-سربی هم می گويند و برای مقاومت بيشتر و خواص بيشتر فلزات ديگری هم با درصد كمی به آن اضافه می شود كه در بازار با نام كلسيم و… هم ديده می شوند. اين باتری ها وزن بيشتری دارند و دوام آنها نسبت به باتری های پايه ليتيم و پايه نيكل كمتر است. در بين انواع باتری ها اين نوع باتری از باتری های پركاربرد است.
باتری نيكل-كادميوم يا به اختصار Ni-Cd جزو باتری های پايه نيكل است. امروزه به دليل سمی بودن فلز كادميوم اين نوع باتری جای خود را به باتری هيبريدی نيكل-فلز داده است و فقط در كاربردهای خاصی از آن استفاده می شود. سرعت شارژ اين نوع باتری ها در مقابل ديگر انواع باتری بسيار بالاست ولی قيمت آن هم نسبت به باتری های اسيدی بالاست.مزاياي نيكل-كادميوم- مقاومت داخلی كم
- سرعت شارژ بالا
- محدوده دمايی بالا
باتری‌های غیر شارژیبیش از ۹۰ درصد باتری‌های قلمی جهان از نوع غیر شارژی هستند
باتری‌های غیر شارژی یا یک‌بار مصرف که با نام «سلول‌های اولیه» (Primary Cell) نیز شناخته می‌شوند، پس از یک بار استفاده دیگر قابلیت شارژ شدن و استفاده‌ی مجدد ندارند. دلیل اینکه این باتری‌ها را نمی‌توان شارژ کرد، بازگشت‌ناپذیر بودن واکنش شیمیایی تولیدکننده‌ی الکتریسیته در آنها است. باتری‌های غیر شارژی ۹۰ درصد از بازار ۵۰ میلیارد دلاری باتری را به خود اختصاص داده‌اند و هر سال حدود ۱۵ میلیارد عدد از آنها تولید و روانه‌ی بازار می‌شود.باتری‌های روی-کربن (Zinc–Carbon) قدیمی‌ترین باتری‌های خشک هستند که به تولید انبوه تجاری رسیدند. این باتری‌ها برای اولین بار در اوایل قرن بیستم میلادی عرضه شدند و اولین چراغ قوه‌های الکتریکی توسط آنها روشن می‌شدند. باتری‌های روی-کربن غیر قابل شارژ هستند و ظرفیت آنها در سایز AA حدود ۴۰۰ تا ۹۰۰ میلی‌آمپر است. اگرچه این ظرفیت در مقایسه با دیگر انواع باتری ممکن است بسیار کم به نظر برسد؛ اما جالب است بدانید باتری‌های روی-کربن امروزی نسبت به نسخه‌های اولیه‌ای که بیش از ۱۰۰ سال پیش عرضه می‌شدند، ۴ برابر ظرفیتبیشتریدارند.
ساختار درونی باتری‌های روی-کربن (ZnC)بدنه‌ی باتری‌های روی-کربن از جنس فلز
روی است و درون آن از خمیر آمونیوم کلرید (NH4Cl) یا زینک کلرید (ZnCl2) به‌عنوان الکترولیت استفاده می‌شود. از آنجایی که بسیاری از فلزات متداول در تماس با الکترولیتِ نمکی به‌سرعت دچار خوردگی می‌شوند، الکترود مثبت این باتری‌ها از جنس کربن ساخته می‌شود.دمای بالا به باتری‌های روی-کربن آسیب می‌زند و به‌همین دلیل سازندگان باتری توصیه می‌کنند آنها را در دمای اتاق نگه دارید. هرچند می‌توان باتری‌های روی-کربن را برای مدت زیادی به‌صورت منجمد نگهداری کرد؛ اما قبل از استفاده‌ی مجدد باید آنها را به دمای اتاق برساند.
بدنه‌ی باتری‌های روی-کربن با گذر زمان به‌دلیل واکنش با مواد درون باتری دچار خوردگی می‌شود.
منابع:robouav.org ،zoomit.ir
برچسپ:آشنايی با انواع باتری ها، مزايا، معايب و كاربردهای متنوع آنها،باتری های ليتيم پليمر،ساختار درونی باتری‌های روی-کربن
فنی تخصصی
اخبار
سلامت و تندرستی
گردشگری
کامپیوتر و اینترنت
دین و مذهب
فرهنگ وهنر
ورزشی
بازار
کودکان و والدین
زناشویی
بازی وسرگرمی
