همه‌جا درتسخیر باتری‌های قابل شارژ

باتری‌های نیکل/کادمیوم یا نایکد (NiCad)، تقریبا از اولین نمونه‌های تجاری باتری‌های قابل شارژ بودند، (البته به‌غیر از باتری‌های قابل شارژ داخل اتوموبیل‌ها). 15سال پیش به‌راحتی می‌شد آنها را همه جا پیدا کرد. آند آنها از جنس هیدروکسید نیکل و کاتدشان از ترکیبات فلز کادمیوم است. بر اساس استانداردهای امروزی، باتری‌های نایکد ظرفیت بازدهی انرژی خیلی پایینی دارند، شاید 50وات‌ساعت بر اساس هر واحد کیلوگرم.

به‌هرحال نایکدها قابلیت دشارژی بسیار سریعی دارند و قادرند با سرعت زیادی دوباره شارژ شوند. بنابراین استفاده از آنها در وسایلی که از موتور بهره می‌برند، مانند ابزارهای فنی برقی، کاربرد دارد و بسیار رایج است. متاسفانه کادمیوم فلز سنگینی است و قابلیت سمیت بالایی دارد که این مساله از بین بردن یا بازیافت ایمن باتری‌های کهنه نایکد را بسیار مشکل می‌سازد.

اگر از آنها استفاده می‌کنید، هرگز نباید در حالت شارژ کامل برای مدت طولانی نگهداری‌شان کنید زیرا در این‌حالت روی صفحات سلول‌های آنها کریستال‌هایی تشکیل شده و باتری را از رسیدن به مرحله شارژ کامل بازمی‌دارد. به این نقطه‌ضعف باتری، اثر حافظه (Memory Effect) می‌گویند. بعد از 4 یا 5دفعه شارژ کامل، برای یک‌بار نیز اجازه دهید که کاملا دشارژ و خالی شده و دوباره آنها را شارژ کامل کنید. به این صورت عمر آنها طولانی می‌شود.

این باتری‌ها شباهت زیادی به باتری‌های نیکل/کادمیوم دارند و NiMH نامیده می‌شوند.

این روزها بیشتر باتری‌های قابل شارژ قلمی (AA) یا نیم‌قلمی (AAA) که در قفسه فروشگاه‌ها می‌بینید، از نوع NiMH بوده و در وسایل نقلیه الکتریکی یا دارای سوخت ترکیبی نیز به‌وفور کاربرد دارند.

ظرفیت بازدهی انرژی این باتری‌ها 30 تا 40 درصد بیشتر از نایکدها بوده و کاربرد هیدرات آلیاژهای فلزی جاذب به جای کادمیوم کاتد، آنها را بی‌ضررتر و دوستدار محیط زیست کرده است.

این باتری‌ها با شارژ و دشارژ خیلی سریع هیچ سازگاری ندارند، بنابراین استفاده از یک شارژر با کیفیت هوشمند (اسمارت) یا چکه‌ای (Trickle) می‌تواند طول عمر باتری و زمان و میزان نگهداری شارژ آن‌را طولانی‌تر کند. معمولا تعداد دفعات شارژ آنها محدود است. این باتری‌ها پیش از این‌که توانایی نگهداری شارژ کامل را از دست بدهند، می‌توانند برای 200 تا 300بار شارژ شوند.

به‌تازگی پیشرفت‌های حاصله در روش تولید، موجب بهبود کیفیت آنها شده است، در نتیجه باتری‌های قابل شارژ NiMH که قابلیت شارژ تا 1000مرتبه را دارند نیز در دسترس هستند. پیشرفت‌های مشابهی نیز در قابلیت نگهداری شارژ، زمانی‌که به مدت طولانی بدون استفاده می‌ماند حاصل شده است. این باتری‌ها نیز از نظر نقطه‌ضعف «اثر حافظه» با نایکدها یکسان هستند با این تفاوت که اثر حافظه آنها به‌مراتب کمتر از نایکدها است. بنابراین شما مجبورید گهگاهی آنها را کاملا شارژ و دشارژ کنید.

در بیشتر وسایلی که دارای باتری‌های دائمی هستند، از جمله نوت‌بوکها و تلفن‌های همراه، عموما از باتری‌های نوع لیتیوم/یون استفاده می‌شود. معمولا قطب مثبت آنها اکسید لیتیوم کوبالت و قطب منفی‌شان کربن است که این ترکیب الکترودها باعث بهبود ایمنی و کارآیی آنها شده است. وزن سبک‌تر آنها نیز ظرفیت بازدهی انرژی بیشتری را نسبت به باتری‌های NiMH (بیش از 100وات‌ساعت به نسبت هر کیلوگرم) برای آنها به‌همراه آورده است. البته مشکل نقطه‌ضعف اثر حافظه که در دو نوع باتری دیگر وجود داشت، در این باتری برطرف شده است.

این باتری‌ها زمانی که مورد استفاده قرار نمی‌گیرند، شارژ خود را خیلی زیاد از دست نمی‌دهند، اما به‌مرور زمان چه استفاده بشوند چه نشوند، به‌تدریج از ظرفیت نگهداری شارژ آنها کاسته می‌شود. بنابراین از خریداری باتری لی-یونی (Li-ion) که بیشتر از یک سال از تاریخ تولید آن گذشته، خودداری کنید. با هر بار شارژ، الکترولیت باتری قابلیت لی-یون برای حرکت بین آند و کاتد، ضعیف‌تر و بتدریج از ظرفیت شارژ آن کاسته می‌شود. این مشکل هنگام نگهداری طولانی باتری در حالت شارژ کامل یا در حرارت بالای محیط، وخیم‌تر می‌شود. بهترین ترفند برای طولانی کردن عمر باتری لپ‌تاپ و موبایل این است که در صورت عدم‌استفاده طولانی مدت، آنها را در حالت نیمه‌شارژ نگهداری کنید.

ممکن است راجع‌به باتری‌های لیتیوم پلیمر نیز شنیده باشید. این باتری‌ها از نظر فنی جزو باتری‌های Li-ion بوده و لی-پلی (Li-Poly) نامیده می‌شوند. الکترولیت‌ آنها را داخل یک ترکیب پلیمرژل یا جامد نگهداری می‌کنند که باعث ایمنی و پایداری بیشتر آنها می‌شود. این باتری‌ها می‌توانند هر شکلی داشته باشند و به‌علت بی‌نیازی از پوشش فلزی متراکم، اغلب سبک‌تر نیز هستند. اما از سویی گران‌تر بوده و می‌توانند غلظت انرژی کمتری را نسبت به سلولهای لی-یون استاندارد نگهداری کنند.

آنها هم با این‌که نسبت به باتری‌های دیگر، بهترین هستند اما معایب و مشکلات خاص خودشان را دارند. حتما در سال‌های اخیر شنیده‌اید که هرازگاهی باتری‌ لپ‌تاپ‌ها و تلفن‌های همراه خودبه‌خود آتش گرفته یا منفجر می‌شوند. علت این واقعه این است که باتری‌های لی-یون اغلب خیلی داغ می‌کنند و چنانچه جدا‌کننده داخل باتری درست عمل نکند و الکترولیت زیستی آن خارج شده و به‌واسطه حرارت یا جرقه آتش بگیرد، می‌تواند سلول‌های باتری را به آتش بکشاند.

جواد ودودزاده

منابع