بحث عن أنواع البطاريات واستخداماتها ، ظهرت البطاريات للحاجة الماسة لها في توفير مخزون من الطاقة لاستخدامه كبديل في حياتنا اليومية في حال عدم توفر مصادر أخري فما هي أنواع البطاريات التي نستخدمها ، وهل مكونات كل نوع من البطاريات يختلف عن الأخر من حيث التركيب الكيمائي وتكوينها من أقطاب موجبة وسالبة هذا ما سنتحدث عنه ، وكما نعلم أن البطاريات منها ما هو أساسي وما هو ثانوي وقلوي وسنتعرف علي كل نوع منهم ، واهمية البطاريات في عالم وسائل النقل حيث لايخلو أي عنصر منهم عن نوع من البطاريات الخاص به .
مقدمة الأنواع البطاريات واستخداماتها
بدأت البطاريات في الظهور بسبب الحاجة إلى تخزين الطاقة الكهربائية المتولدة ، وبقدر ما يتم توليد كمية كبيرة من الطاقة ، كان من المهم تخزين الطاقة بحيث يمكن استخدامها عند تعطل الجهاز أو عند الحاجة إلى ذلك. قم بتشغيل أجهزة قائمة بذاتها لا يمكن الاحتفاظ بها في الموصل من التيار الكهربائي. وتجدر الإشارة هنا إلى أنه يمكن تخزين التيار المستمر فقط في البطاريات ، ولا يمكن تخزين التيار المتردد.
مكونات البطارية
تتكون خلايا البطارية عادةً من ثلاثة مكونات رئيسية:
- الأنود (القطب السالب).
- القطب السالب (القطب الموجب).
- الشوارد؛
القطب الموجب هو القطب السالب الذي ينتج إلكترونات للدائرة الخارجية التي تتصل بها البطارية ، وعندما يتم توصيل البطاريات ، يبدأ تراكم الإلكترون عند القطب الموجب مما يؤدي إلى فرق جهد بين القطبين.
من الطبيعي أن تحاول الإلكترونات إعادة توزيع نفسها ، حيث يتم حظرها بواسطة الإلكتروليت ، لذلك عندما تكون الدائرة متصلة ، فإنها توفر مسارًا واضحًا للإلكترونات للانتقال من القطب الموجب إلى القطب السالب ، وبالتالي تشغيل الدائرة كما هي متصلا.
أنواع البطاريات واستخداماتها
يمكن تصنيف البطاريات عمومًا إلى فئات وأنواع مختلفة ، بدءًا من التركيب الكيميائي والحجم وعامل الشكل وحالات الاستخدام ، ولكن يوجد ضمن كل هذه الأنواع نوعان رئيسيان من البطاريات:
البطاريات الأساسية (الأساسية)
- البطاريات الأولية هي بطاريات لا يمكن إعادة شحنها بمجرد نفادها ، والبطاريات الأولية مصنوعة من خلايا كهروكيميائية لا يمكن عكس تفاعلها الكهروكيميائي.
- تأتي البطاريات الأولية بأشكال مختلفة تتراوح من الخلايا المعدنية إلى بطاريات AA ، وهي الأكثر استخدامًا في التطبيقات المستقلة ، حيث يكون الشحن غير عملي أو مستحيل ، ومن الأمثلة الجيدة على المعدات العسكرية والتي تعمل بالبطاريات.
- تتمتع البطاريات الأساسية دائمًا بطاقة عالية محددة ، والأنظمة التي يتم استخدامها فيها مصممة دائمًا لاستهلاك طاقة منخفضة لتمكين البطارية من العمل لأطول فترة ممكنة.
- بعض الأمثلة الأخرى للأجهزة التي تستخدم البطاريات الأساسية تشمل: ساعات اليد وأجهزة التحكم عن بعد والألعاب ، على سبيل المثال لا الحصر.
البطاريات القلوية
- أكثر أنواع البطاريات الأولية شيوعًا هي البطاريات القلوية ، لأنها تتمتع بطاقة عالية النوعية وصديقة للبيئة وفعالة من حيث التكلفة ولا تتسرب حتى عند تفريغها بالكامل.
- يمكن تخزينها لعدة سنوات ، ولها سجل سلامة جيد ، ويمكن حملها على متن طائرة دون أن تخضع لقواعد النقل للأمم المتحدة وغيرها من اللوائح.
- الجانب السلبي الوحيد للبطاريات القلوية هو تيار الحمل المنخفض ، مما يحد من استخدامها للأجهزة ذات المتطلبات الحالية المنخفضة مثل أجهزة التحكم عن بعد والمصابيح وأجهزة الترفيه المحمولة.
البطاريات الثانوية
- البطاريات الثانوية هي بطاريات تحتوي على خلايا كهروكيميائية يمكن عكس تفاعلاتها الكيميائية عن طريق تطبيق جهد معين على البطارية في الاتجاه المعاكس.
- يشار إليها أيضًا باسم البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، ويمكن إعادة شحن الخلايا الثانوية على عكس الخلايا الأولية بعد استخدام الطاقة الموجودة على البطارية.
- يتم استخدامها عادةً في التطبيقات عالية الاستنزاف والسيناريوهات الأخرى ، حيث يكون استخدام البطاريات أحادية الشحن باهظ التكلفة أو غير عملي.
- تُستخدم البطاريات الثانوية ذات السعة الصغيرة لتشغيل الأجهزة الإلكترونية المحمولة مثل الهواتف المحمولة والأدوات والأجهزة الأخرى ، بينما تُستخدم البطاريات شديدة التحمل لتشغيل العديد من المركبات الكهربائية وغيرها من التطبيقات عالية الاستنزاف مثل تسوية الحمل في توليد الكهرباء.
- يمكن تصنيف البطاريات الثانوية إلى عدة أنواع أخرى بناءً على كيميائها ، وهذا مهم جدًا لأن الكيمياء تحدد بعض خصائص البطارية بما في ذلك الطاقة المحددة ، ودورة الحياة ، وعمر التخزين ، والسعر على سبيل المثال لا الحصر.
أنواع البطاريات الثانوية
بطاريات النيكل والكادميوم
- بطارية النيكل والكادميوم (بطارية NiCd أو بطارية NiCad) هي نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، تم تطويرها باستخدام هيدروكسيد أكسيد النيكل.
- تتفوق بطاريات Ni-Cd في الحفاظ على الجهد وتحمل الشحن عندما لا تكون قيد الاستخدام ، ومع ذلك ، تقع بطاريات NI-Cd بسهولة ضحية لتأثير “الذاكرة” المخيف عند إعادة شحن بطارية مشحونة جزئيًا ، مما يقلل من سعة البطارية المستقبلية.
- بالمقارنة مع الأنواع الأخرى من الخلايا القابلة لإعادة الشحن ، توفر بطاريات Ni-Cd دورة حياة وأداءً جيدين في درجات حرارة منخفضة مع قدرة عادلة ، ولكن الميزة الأكثر أهمية ستكون قدرتها على تقديم سعتها الكاملة المقدرة بمعدلات تفريغ عالية.
- وهي متوفرة بأحجام مختلفة بما في ذلك تلك المستخدمة في البطاريات القلوية ، وتستخدم العبوات الأصغر في الأجهزة المحمولة والإلكترونيات والألعاب ، بينما تجد التطبيقات الأكبر حجمًا تطبيقات في بطاريات بدء تشغيل الطائرات والمركبات الكهربائية وإمدادات الطاقة الاحتياطية.
بطاريات هيدريد من النيكل والمعدن
- هيدريد معدن النيكل (Ni-MH) هو نوع آخر من التركيب الكيميائي المستخدم في البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، والتفاعل الكيميائي في الأنود مشابه للتفاعل الكيميائي لخلية النيكل والكادميوم.
- يستخدم كلا النوعين من البطاريات نفس هيدروكسيد أكسيد النيكل (NiOOH) ، ومع ذلك ، فإن الأقطاب السالبة في هيدريد معدن النيكل تستخدم سبيكة تمتص الهيدروجين ، بدلاً من الكادميوم المستخدم في بطاريات النيكل.
- تجد بطاريات NiMH تطبيقًا في الأجهزة عالية الاستنزاف نظرًا لقدرتها العالية وكثافة الطاقة ، ويمكن أن تتمتع بطارية NiMH بسعة مضاعفة إلى ثلاث مرات من بطارية NiCd من نفس الحجم ، ويمكن أن تقترب كثافة الطاقة من بطارية ليثيوم أيون.
بطاريات ليثيوم أيون
- تعد بطاريات الليثيوم أيون من أكثر أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن شيوعًا ، وقد تم العثور عليها في العديد من الأجهزة المحمولة بما في ذلك الهواتف المحمولة والأجهزة الذكية والعديد من أجهزة البطاريات الأخرى المستخدمة في المنزل. كما تم استخدامها في الفضاء والتطبيقات العسكرية بسبب طبيعتها خفيفة الوزن. .
- بطاريات الليثيوم أيون هي نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن حيث تهاجر أيونات الليثيوم من القطب السالب إلى القطب الموجب أثناء التفريغ والعودة إلى القطب السالب عند شحن البطارية.
- تستخدم بطاريات الليثيوم أيون مركب الليثيوم كمادة قطب كهربائي واحد ، مقارنةً بالليثيوم المعدني المستخدم في بطاريات الليثيوم غير القابلة لإعادة الشحن.
- تتميز بطاريات الليثيوم أيون عمومًا بكثافة طاقة عالية ، وتأثير ذاكرة ضئيل أو معدوم ، وتفريغ ذاتي أقل مقارنة بأنواع البطاريات الأخرى ، وتتفاوت كيميائها وأدائها وتكلفتها عبر حالات الاستخدام المختلفة.
- على سبيل المثال ، تعتمد بطاريات Li-ion المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية المحمولة على أكسيد الليثيوم الكوبالت (LiCoO2) الذي يوفر كثافة طاقة عالية ومخاطر أمان منخفضة عند تلفها.
- بينما تعتمد بطاريات Li-ion على الحديد وفوسفات الليثيوم ، والتي توفر كثافة طاقة أقل وأكثر أمانًا ، تقدم بطاريات Li-ion أفضل أداء لنسبة الوزن مع بطارية كبريت الليثيوم التي توفر أعلى نسبة.
اهم استخدامات البطاريات
صناعة البطاريات بأنواعها لها استخدامات عديدة أهمها: _
- لا يمكن للسيارة أن تعمل بدون بطاريات ، لذا فهي من أهم مكونات السيارات.
- كما لا يمكن استخدام الهواتف المحمولة والأجهزة الإلكترونية بكافة أنواعها بدون بطارية مشحونة ، وبالتالي يتم استخدامها.
- تستخدم البطاريات في صناعة السفن التي تحتاج إلى محرك لتشغيلها ، والغواصات البحرية.
- هناك أنواع أخرى تستخدم البطاريات في تصنيعها ، وساعات الحائط وساعات المعصم.
البطاريات بأنواعها المختلفة مهمه في حياتنا اليومية ، حتي نستطيع تيسير أمورنا من تنقل ومن اضاءة ومن توفير مشاغل ومصانع فذكرنا للكم أنواع البطاريات من حيث الأساسية والقلوية والثانوية وكيفية عمل كل منهم، وأهمية استخدام البطاريات في حياتنا .