ما هي أنواع البطاريات الموجودة؟ ما هي فوائد كل منها؟ هذه الأسئلة تحتاج إلى إجابة تفصيلية ودقيقة من قبل أصحاب المصانع والمهندسين الجدد الذين يخططون لبدء مشاريعهم الهندسية الخاصة حتى يتمكنوا من اختيار النوع الأفضل والأنسب لهم والأكثر فائدة للمشروع وطبيعة العمل، و وسنشرح ذلك بالتفصيل من خلال.
جدول المحتويات
أنواع البطاريات
البطاريات القابلة لإعادة الشحن أو البطاريات القابلة لإعادة الشحن هي إحدى البطاريات الرئيسية التي تستخدم لتوفير الطاقة للعديد من الأجهزة، ولا تقتصر على نوع واحد، بل هناك مجموعات من أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن، وهي:
1- بطاريات ليثيوم أيون ليثيوم أيون
تعد بطارية الليثيوم أيون من أشهر أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن وهي متاحة على نطاق واسع وتستخدم على نطاق واسع حيث أنها تستخدم بشكل رئيسي في مختلف أنواع الأجهزة المحمولة.
ويشمل الأجهزة الذكية والهواتف المحمولة، بالإضافة إلى العديد من التطبيقات المنزلية الأخرى، كما يستخدم في بعض التطبيقات العسكرية أو الطيران بسبب وزنه الخفيف.
آلية البطارية
واستكمالاً للحديث عن بطارية الليثيوم أيون من بين أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن، لا بد من شرح آلية عمل البطارية، ففي هذه البطارية تترك أيونات الليثيوم إلكتروناً سالباً لإلكترون موجب أثناء التفريغ ثم تعود إلى مكانها كما يلي: إلكترون سالب بعد شحن البطارية.
تستخدم هذه البطارية مركب الليثيوم المقحم كمادة تحتوي على إلكترون واحد فقط مقارنة بمعدن الليثيوم الذي يستخدم في بطاريات الليثيوم غير القابلة لإعادة الشحن.
مميزات بطارية الليثيوم أيون
وبما أن بطارية الليثيوم أيون من أفضل أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن، فيجب أن نكون متميزين من خلال عرض كافة الميزات المتوفرة فيها، والتي تتلخص في ما يلي:
- كفاءة التفريغ والشحن 80-90%.
- انخفاض التفريغ الذاتي.
- كثافة طاقة عالية ولا توجد آثار للذاكرة.
- الجهد الاسمي لعنصر NMC هو 3.6 / 3.85 فولت.
- يختلف التركيب الكيميائي حسب طبيعة الاستخدام الذي يتم تصنيعه من أجله.
- كثافة الطاقة 250: 693 واط/لتر
- ولا يقتصر على سعر واحد، بل يختلف حسب الغرض من استخدامه.
- معدل التفريغ الذاتي 3-2.9%/شهر عند 20 درجة مئوية.
- تحتوي بطاريات الليثيوم أيون المخصصة للأجهزة الإلكترونية المحمولة على أكسيد كوبالت الليثيوم.
- الطاقة النوعية 250: 340 وات/كجم.
- تحتوي بطاريات الليثيوم أيون ذات الجهد المنخفض على فوسفات حديد الليثيوم.
- عمر الخدمة من 400: 1200 دورة.
- يوفر طاقة عالية ومنخفضة حسب احتياجات المستخدم، مع الحفاظ على الأداء العالي والحد الأقصى من الأمان.
- الطاقة النوعية 100: 265 وات/كجم.
2- بطاريات هيدريد معدن النيكل. ني-MG
هذا أحد أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن، لكنه يختلف في الشكل الكيميائي قليلاً عن النوع السابق، حيث نجد أن التفاعل الكيميائي فيه يحدث عن طريق قبول التفاعل الكيميائي للإلكترون الموجب للبطارية. وهو مشابه للتفاعل الكيميائي الموجود في خلية النيكل والكادميوم.
على الرغم من أن العديد من أنواع البطاريات تستخدم هيدروكسيد أكسيد النيكل، إلا أنها تعتمد على الإلكترونات السالبة في مجموعة هيدريد معدن النيكل الممزوجة به لامتصاص الهيدروجين بدلاً من الكادميوم الذي يستخدم في بطاريات NICD.
توجد بطاريات النيكل ميتال هيدريد في تلك الأجهزة التي تستهلك كميات كبيرة من الطاقة، والسبب في ذلك هو زيادة قدرتها وكثافة الطاقة، وتمتلك هذه البطارية سعة أكبر مرتين إلى ثلاث مرات من سعة بطارية NICDK. ، والتي تشغل نفس الحجم تقريبًا وتتوافق تقريبًا مع كثافة الطاقة لبطارية الليثيوم أيون.
على عكس التركيب الكيميائي لبطارية NICD فإن هذه البطارية تتمتع بتركيب كيميائي كامل من مادة NIMH مما يجعلها لا تتأثر بالذاكرة كما هو الحال مع بطاريات النيكل ميتال هيدريد، وأهم مميزات وخصائص بطارية نيكل ميتال هيدريد هي:
- معدل التفريغ الذاتي الشهري 3-2.9%/عند 20 درجة مئوية.
- طاقة محددة 60-120 ساعة/كجم.
- كثافة الطاقة 66% – 92%.
- عمر البطارية أو الدورة 180-2000.
- كثافة الطاقة 140-300 واط/لتر.
- كفاءة شحن وتفريغ البطارية 70-90%.
3- بطاريات الرصاص الحمضية
هذه البطارية هي نوع من البطاريات القابلة للشحن ذات كفاءة عالية نسبيا وتكلفة منخفضة وتتميز باستخدامها في التطبيقات ذات الاستهلاك العالي وغالبا ما تكون كبيرة الحجم ونظرا لوزنها الزائد تستخدم في تطبيقات التركيب غير المحمولة مثل الطاقة الشمسية تخزين الطاقة، بطاريات السيارات أو مصادر الضوء الساطع العاملة.
وبصرف النظر عن استخدامها للطاقة الاحتياطية وموازنة الحمل في المولدات الكهربائية أو المفاتيح الكهربائية، فإن هذا النوع من البطاريات يعد واحدًا من أقدم البطاريات وهو مهم جدًا ولا يزال يستخدم حتى اليوم، فهو يحتوي على نسبة أو درجة منخفضة من الطاقة. نسبة إلى وزنه.
ومع ذلك، فهو يتميز بدرجة عالية نسبيًا من القوة مقارنة بوزنه، وبالتالي يمكنه توفير تيارات تدفق قوية جدًا وعالية عند الحاجة، وهو الأنسب للاستخدام في مجموعة متنوعة من تطبيقات التيار العالي مثل إمدادات الطاقة والتحرك الذاتي. – المحركات بالإضافة إلى التخزين في المولدات الكهربائية الاحتياطية.
نحن ندعوك للقراءة
4- بطاريات النيكل والكادميوم ني سي دي
تعد بطارية Ni-Cd والنيكل والكادميوم أحد أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن. تم تطويره باستخدام هيدروكسيد النيكل مع معدن الكادميوم كأقطاب كهربائية. تتميز بالقدرة على الحفاظ على الجهد، وكذلك الحفاظ على الشحن الكامل عند عدم الاستخدام. في الاستخدام.
إلا أن العيب الوحيد لهذا النوع هو أنه يقع تحت التأثير السلبي للذاكرة غير المرغوب فيها عندما تكون البطارية مشحونة جزئيًا، مما يؤدي في النهاية إلى انخفاض سعة البطارية مستقبلاً.
بالمقارنة مع بطاريات النيكل والكادميوم مع الأنواع الأخرى من خلايا البطاريات، توفر البطارية وقت تشغيل قياسي وأداء وقوة جيدين جدًا في درجات الحرارة المنخفضة، مع توفير سعة أكبر.
وأهم ما يميز هذا النوع من البطاريات هو أنه يوفر قدرة عالية جداً بمعدل تفريغ عالي ويتوفر بعدة أحجام، جميعها تشمل الأحجام المستخدمة في البطاريات القلوية وبطاريات AAA مع خلايا NICD.
ويمكن استخدام هذه المركبات بشكل فردي أو تجميعها في مجموعات مكونة من خليتين أو أكثر. وتستخدم عبوات صغيرة منها في الأجهزة المحمولة خفيفة الوزن مثل الألعاب والإلكترونيات، في حين توجد البطاريات الأكبر حجما في المولدات الاحتياطية والمركبات الكهربائية.
تتميز بطاريات النيكل والكادميوم (Ni-CD) بعدد من الخصائص، منها:
- كفاءة الشحن والتفريغ 70-90%.
- قوة محددة 40-60 واط ساعة/كجم.
- معدل التفريغ الذاتي الشهري 10%/شهر.
- كثافة الطاقة 50-150 واط/لتر.
- عمر البطارية 2000 دورة.
- قوة محددة 150 واط/كجم.
ما هي البطارية
يشير مصطلح البطارية القابلة لإعادة الشحن أو البطارية القابلة لإعادة الشحن إلى تلك البطاريات التي تتميز بوجود عناصر كهروكيميائية في تركيبها. وهي تعمل عن طريق تطبيق جهد معين على البطارية، ولكن في الاتجاه المعاكس، وبمجرد تفريغها يمكن إعادة شحنها.
ويتم الاعتماد عليها كليًا وبشكل أساسي لتشغيل التطبيقات التي تستهلك كميات كبيرة من الطاقة وغالبًا ما تكون باهظة الثمن. ولكن هناك نوع آخر ذو سعة منخفضة أو أقل ويناسب الأجهزة التي تستهلك طاقة أقل مثل الأجهزة الإلكترونية أو الهواتف المحمولة.
وهناك أيضًا نوع أكثر أهمية من البطاريات القابلة لإعادة الشحن، وهي البطاريات عالية الأداء، والتي تستخدم دائمًا لتشغيل الأجهزة الإلكترونية الكبيرة مثل السيارات ذات الثلاث عجلات والغسالات وأجهزة تسوية الأحمال، وتعتبر هذه البطاريات أكثر اقتصادا من البطاريات الأساسية على الرغم من ارتفاع تكلفتها.
معايير اختيار نوع البطارية
هناك عدد من المعايير التي يجب على المستخدم مراعاتها قبل تحديد أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي يريد استخدامها، ويجب اختيار البطارية بناءً على هذه المعايير والتي تتلخص في:
1- السعر والتكلفة
التكلفة والسعر مهمان للغاية عند اتخاذ القرار الهندسي، ومن المهم أن يكون اختيار نوع البطارية المناسب متناسباً تماماً مع قدراتها وخصائصها حتى لا تتجاوز تكاليف المشروع القاعدة.
2- درجة الأمان
ودرجة الأمان هنا تعني القلق بشأن درجة الحرارة التي سيعمل بها الجهاز، حيث أن بعض مكونات البطارية معرضة للتلف تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة، كما أنها قد تتعرض لبعض التفاعلات الطاردة للحرارة، مما يؤدي إلى انخفاض درجة الحرارة المرتفعة بشكل عام وتدهور البطارية.
3- عمر البطارية
يجب أن تكون كثافة الطاقة وكذلك كثافة الطاقة في حالة من الاستقرار والتوازن لأن ذلك يضمن عمرًا أطول للبطارية.
4- كثافة الطاقة
يتم قياس معدل تفريغ الطاقة بوحدات الكتلة أو الحجم. على سبيل المثال، وجدنا أن الأجهزة منخفضة الطاقة هي أجهزة iPod والهواتف المحمولة، في حين أن الأجهزة عالية الطاقة هي أدوات عمل كبيرة.
5- كثافة الطاقة
يشير هذا إلى إجمالي كمية الطاقة المخزنة، والتي يتم قياسها بوحدات الحجم أو الكتلة، وهو العامل الرئيسي الذي يحدد المدة أو المدة التي يظل فيها الهاتف قيد التشغيل قبل أن يحتاج إلى الشحن مرة أخرى.
إن معرفة كل شيء عن أنواع البطاريات أمر مهم بالطبع لأنه يستلزم إنشاء ميزانية كاملة للمشاريع الهندسية في مختلف المجالات.