ما هي أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن؟ ما هي مزايا كل منها؟ يجب الإجابة على هذه الأسئلة بالتفصيل والدقة من قبل أصحاب المصانع الجدد والمهندسين الذين يخططون لفتح مشاريعهم الهندسية الخاصة بهم بحيث يمكن اختيار النوع الأنسب لهم والأكثر فائدة للمشروع والبيئة. طبيعة العمل وسنشرحها بالتفصيل.
جدول المحتويات
أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن
البطاريات الثانوية أو البطاريات القابلة لإعادة الشحن هي إحدى القواعد التي تعتمد على مصدر الطاقة للعديد من الأجهزة ولا تقتصر على نوع واحد ، ولكن هناك مجموعة من أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن مثل:
1- بطاريات الليثيوم أيون ليثيوم أيون
تعد بطارية ليثيوم أيون واحدة من أكثر أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن شيوعًا على الإطلاق وتحظى بشعبية كبيرة وتوجد في الغالب في أنواع مختلفة من الأجهزة المحمولة.
بالإضافة إلى الأجهزة الذكية والهواتف المحمولة ، يتم استخدامه في العديد من التطبيقات المنزلية وكذلك في بعض التطبيقات العسكرية أو الجوية نظرًا لخفة وزنه.
آلية البطارية
إذا واصلنا الحديث عن بطاريات الليثيوم أيون بين أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، فنحن بحاجة إلى شرح آلية عمل البطارية ، وفي تلك البطارية ، تترك أيونات الليثيوم الإلكترون السالب للإلكترون الموجب في وقت التفريغ ، وبعد البطارية مشحونة ، فإنها تعود إلى مكانها في الإلكترون السالب.
تستخدم هذه البطارية مركب الليثيوم المقحم كمواد تحتوي على إلكترون واحد فقط ، مقارنةً بالليثيوم المعدني المستخدم في بطاريات الليثيوم غير القابلة لإعادة الشحن.
مواصفات بطارية ليثيوم أيون
نظرًا لأن بطارية الليثيوم أيون من أفضل أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، يجب أن نكون متميزين في تقديم جميع الميزات المضمنة فيها ونوجزها أدناه:
- كفاءة الشحن والتفريغ 80-90٪.
- انخفاض التفريغ الذاتي.
- كثافة طاقة عالية ولا أثر للذاكرة.
- الجهد المقدر لخلية NMC هو 3.6 / 3.85V.
- يختلف التركيب الكيميائي حسب طبيعة الأداء الذي ينتج منه.
- كثافة الطاقة 250: 693 واط / لتر
- لا يقتصر على سعر واحد ، ولكنه يختلف حسب الغرض من الاستخدام.
- معدل التفريغ الذاتي 3-2.9٪ شهريًا عند 20 درجة مئوية.
- تحتوي بطاريات الليثيوم أيون للأجهزة الإلكترونية المحمولة على أكسيد الكوبالت الليثيوم.
- الطاقة المقدرة 250: 340 واط / كجم.
- تحتوي بطاريات الليثيوم أيون منخفضة الجهد على فوسفات حديد الليثيوم.
- دورة الحياة من 400: 1200 دورة.
- توفير طاقة عالية ومنخفضة وفقًا لاحتياجات المستخدم ، مما يوفر أداءً قويًا وأقصى درجات الأمان.
- الطاقة النوعية 100: 265W-h / kg.
2- بطاريات هيدريد من معدن النيكل NI-MH
وهي من أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، لكنها في التركيب الكيميائي من نوع مختلف قليلاً عن النوع السابق ، لأننا نجد فيها أن التفاعل الكيميائي يحدث بأخذ التفاعل الكيميائي للإلكترون الموجب للبطاريات. قريب من التفاعل الكيميائي الموجود في خلية النيكل والكادميوم.
في أنواع البطاريات التي تستخدم هيدروكسيد النيكل ، بدلاً من الكادميوم المستخدم في بطاريات NICD ، يتم توصيلها بالإلكترونات السالبة في معدن النيكل هيدريد ، وهي مجموعة مختلطة لامتصاص عنصر الهيدروجين.
تتميز هذه الأجهزة باستهلاكها الكبير للطاقة ، وتحتوي على بطاريات هيدريد معدن النيكل ، والتي تعمل على زيادة قدرتها وكثافة طاقتها ، وتصل سعة هذه البطارية إلى اثنين أو اثنتين. ثلاثة أضعاف سعة بطارية NICDK ، وهي بنفس الحجم تقريبًا وتقترب من بطارية ليثيوم أيون من حيث كثافة الطاقة.
على عكس التركيب الكيميائي لبطارية NICD ، فإن حقيقة أن هذه البطارية تحتوي على بنية كيميائية NIMH كاملة ، والتي تضمن عدم تأثرها بالذاكرة كما هو الحال في بطاريات النيكل المعدنية ، هي من بين أبرز ميزات وميزات هيدريد معدن النيكل . بطارية:
- معدل التفريغ الذاتي الشهري هو 3-2.9٪ / 20 درجة مئوية.
- الطاقة النوعية هي 60-120 ساعة / كجم.
- السعة النوعية 66٪ – 92٪.
- عمر البطارية أو دورة 180-2000.
- كثافة الطاقة 140-300 واط / لتر.
- كفاءة الشحن والتفريغ للبطارية 70-90٪.
3- بطاريات الرصاص الحمضية
تُصنف هذه البطارية ضمن أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن ذات الكفاءة العالية نسبيًا والتكلفة المنخفضة ، وتتميز باستخدامها في التطبيقات عالية الاستهلاك وعمومًا بالحجم الكبير والتركيب حتى لا يزيد الوزن. التطبيقات المحمولة مثل مخازن طاقة الألواح الشمسية وبطاريات السيارات أو تشغيل الأضواء القوية.
بالإضافة إلى استخدامها في الإمداد الاحتياطي وموازنة الأحمال في المولدات الكهربائية أو موزعات الطاقة ، فإن هذا النوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن هي واحدة من أقدم البطاريات على الإطلاق وهي مهمة جدًا ولا تزال تستخدم حتى اليوم ولديها نسبة منخفضة أو تصنيف للطاقة. حسب وزنه.
ومع ذلك ، فهو يتميز بتصنيف السعة العالي نسبيًا مقارنة بالوزن ، وبالتالي فهو قادر على تقديم تيارات دافعة قوية وعالية إلى حد كبير ، ولكنه الأنسب للاستخدام عند الحاجة وفي التطبيقات عالية التيار مثل الإمداد. قيادة محركات ذاتية الدفع بالإضافة إلى التخزين في مولدات الطاقة الاحتياطية.
4- بطاريات نيكل وكادميوم ni-cd
بطارية نيكل كادميوم نيكل كادميوم هي أحد أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن وتم تطويرها باستخدام هيدروكسيد النيكل مع معدن الكادميوم كقطب كهربائي ، وتتميز بقدرتها على الحفاظ على الجهد وكذلك الحفاظ على الجهد. الشحن الكامل في حالة عدم الاستخدام.
ومع ذلك ، فإن الجانب السلبي الوحيد من هذا النوع هو أنه إذا كانت البطارية مشحونة جزئيًا ، فإنها تعاني من ذاكرة غير مرغوب فيها ، مما يقلل في النهاية من السعة المستقبلية للبطارية.
بالمقارنة مع الأنواع الأخرى من البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، توفر بطارية النيكل كاميوم سعة كبيرة مع توفير وقت تشغيل قياسي وأداء وجهد جيد جدًا في درجات حرارة منخفضة.
الميزة الأكثر أهمية لهذا النوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن هي أنها توفر سعة كبيرة بمعدلات شحن وتفريغ عالية ومتوفرة بأحجام متعددة ؛ وجميعها تشمل الأحجام المستخدمة في البطاريات القلوية وبطاريات AAA مع خلايا NICD.
يمكن الجمع بين هذه الأدوات بشكل فردي أو في مجموعات من خليتين أو أكثر ، وتستخدم العبوات الصغيرة في الأجهزة المحمولة الخفيفة مثل الألعاب والإلكترونيات ، ولكننا نجد بطاريات كبيرة في مولدات الطاقة الاحتياطية والمركبات الكهربائية.
تحتوي بطاريات النيكل والكادميوم Ni-cd على عدد من الميزات بما في ذلك:
- كفاءة الشحن والتفريغ 70-90٪.
- القوة المحددة هي 40-60W-h / kg.
- معدل التفريغ الذاتي الشهري 10٪ / شهر.
- كثافة الطاقة 50-150 واط / لتر.
- دورة حياة البطارية 2000 دورة.
- القدرة المقدرة 150W / كجم.
ما هي البطارية القابلة لإعادة الشحن
تشير البطارية القابلة لإعادة الشحن أو البطارية الثانوية إلى البطاريات التي تتميز بتكوينها بالخلايا الكهروكيميائية وتطبق جهدًا معينًا على البطارية ، ولكن في الاتجاه المعاكس ويمكن إعادة شحنها بعد التفريغ.
يتم استخدامه بشكل محض وبشكل أساسي لتشغيل التطبيقات التي تستهلك طاقة عالية وغالبًا ما تكون باهظة الثمن ومكلفة ، ولكن هناك نوع آخر من هذه التطبيقات ذات سعة منخفضة أو أقل ومناسب للأجهزة الأقل استهلاكًا للطاقة مثل الأجهزة الإلكترونية أو الأجهزة المحمولة. الهواتف.
هناك نوع آخر أكثر أهمية من هذه البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، وهي بطاريات عالية الأداء تُستخدم دائمًا في تطبيقات موازنة الأحمال ولتشغيل الأجهزة الإلكترونية الكبيرة مثل الدراجات ثلاثية العجلات أو الغسالات ، وهذه البطاريات أكثر اقتصادا من البطاريات الأساسية. تكلفتها العالية.
معايير اختيار البطارية
هناك عدد من المعايير التي يجب على المستخدم مراعاتها قبل اختيار أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي يريد استخدامها ، ويتم اختيار البطارية بناءً على هذه المعايير ، ونوجزها أدناه:
1- السعر والتكلفة
تعتبر قضية التكلفة والسعر مهمة جدًا عند اتخاذ القرار الهندسي ، فمن المهم جدًا أن يكون اختيار نوع البطارية المناسب متناسبًا تمامًا مع إمكانياتها وأدائها حتى لا تتجاوز تكاليف المشروع المعدل العادي.
2- درجة الأمان
تعني درجة الأمان هنا الانتباه إلى درجة الحرارة التي سيعمل عندها الجهاز ، حيث قد تتدهور بعض مكونات البطارية في ضوء درجات الحرارة المرتفعة وقد تتسبب أيضًا في بعض التفاعلات الطاردة للحرارة. بشكل عام يخفض درجة الحرارة المرتفعة ويضعف حالة البطارية.
3- عمر البطارية
يجب أن تكون كثافة الطاقة وكثافة الطاقة في حالة مستقرة ومستقرة ، حيث يضمن ذلك عمرًا أطول للبطارية.
4- كثافة القدرة
يتم قياس معدل تفريغ الطاقة بوحدة الكتلة أو الحجم ، على سبيل المثال ، نرى أن الأجهزة منخفضة السعة هي أجهزة iPod والهواتف المحمولة ، بينما يتم تمثيل الأجهزة عالية السعة بواسطة أدوات تشغيل كبيرة.
5- كثافة الطاقة
يعني كل الطاقة المخزنة التي يتم قياسها بوحدة حجم أو كتلة ، وهذا هو المحدد الرئيسي للمدة أو المدة التي يجب أن يعمل بها الهاتف المحمول قبل أن يحتاج إلى إعادة الشحن.
تعتبر معرفة كل شيء عن أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن نتيجة حتمية ذات أهمية ، حيث تتطلب وضع ميزانية كاملة للمشاريع الهندسية في مختلف المجالات.