أشكال البطاريات

تعريف البطارية؛ البطارية هي واحدة من المكونات الأصيلة في أي جهاز كهربائي، وتتعدد أشكال البطاريات تتلخص وظيفتها في أنها تجعل الجهاز الكهربائي يعمل في حالة غياب الكهرباء، وذلك على كافة أنواعها واشكالها سواء بطاريات AAA او AAو غيرها. تتضمن البطارية خلايا كهروكيميائية، تتكون من المصعد والمهبط، وتتضمن تفاعلات إلكترو كيميائية، تابع معنا عبر موقع المجرة.

أشكال البطاريات

يمكن تصنيف البطاريات إلى عدة أشكال وأصناف طبقاً لتركيبها الكيميائي، وحجمها، وشكلها واستخدامها.

لكن هناك نوعان رئيسيان من البطاريات، هما: –

بطاريات من النوع الأولي

• هذا النوع من البطاريات لا يتم عكس تفاعلها الكيميائي، لذلك فإن هذا النوع يتم استخدامه مرة واحدة، ولا يُمكن إعادة استخدامها مرة أخرى.
• نظراً لصعوبة شحنها واستخدامها غير العملي فإنها تُستخدم في الأجهزة ذات العمل المستقل، مثل المعدات والأجهزة العسكرية التي تَستخدم البطارية.

طاقة هذا النوع من البطاريات تكون مرتفعة جداً، والأجهزة التي يتم توصيلها بها تكون مجهزة للاستهلاك القليل، حتى يطول عمر البطارية وتعيش لمدة طويلة.

• يوجد عدة أمثلة للأجهزة التي تستخدم البطاريات الأولية، مثل هذا النوع من الأجهزة كالتالي: –

أجهزة تنظيم ضربات القلب

بعض الأنواع من ساعات اليد

أجهزة الريموت كونترول

أجهزة تتبع الأثر

بعض الأنواع من لعب الأطفال.

• يوجد الكثير من الأنواع للبطارية الأولية، أشهرها البطارية القلوية، والتي يمكن تلخيص خصائصها كالتالي: –

هو نوع يتم استخدامه في معظم مجالات الحياة.

طاقة هذا النوع محدود، لكنه مرتفع.

هذا النوع فعال جداً، وذلك على الرغم من تكلفته القليلة.

من مميزاتها أنها آمنة في الاستخدام وغير ملوثة للبيئة فهي مصدر نظيف من مصادر الطاقة.

يوجد عيب واحد فقط له، هو انخفاض التيار الخاص به، لذلك فإنها لا تُستخدم، إلا مع الأجهزة ذات الطاقة البسيطة مثل أجهزة الريموت كونترول، وبعض الأجهزة الكهربائية، وبعض أنواع ألعاب الأطفال

البطاريات الثانوية

• هذا النوع يُطلق عليه أيضاً البطاريات القابلة لإعادة الشحن مثل ريبال.
• يحتوي هذا النوع على خلايا كهروكيميائية، ولكن الخلايا التي يتضمنها يمكن القيام بعكس تفاعلاتها، وذلك عن طريق استخدام جُهد معين، ولكن في الاتجاه العكسي.
• لذلك السبب يمكن إعادة شحن هذا النوع، على العكس من النوع الأولى.
• هذا النوع دائماً ما يتم استخدامه مع الأجهزة ذات الاستهلاك المرتفع للطاقة، ودائماً ما تكون باهظة التكاليف.
• لكن على الرغم من تكلفتها المرتفعة، إلا أنها ذات فاعلية مرتفعة.
• البطاريات الثانوية صاحبة السعة القليلة تُستخدم في الأجهزة الإلكترونية البسيطة والهواتف النقالة وأي جهاز محمول آخر مثل الكمبيوتر المحمول وغيره، أما النوع ذو السعة المرتفعة فيتم استخدامه في التشغيلات العالية الطاقة مثل المركبات الكهربائية، والمولدات الكهربائية.
• يمكن تقسيم البطارية الثانوية إلى عدة أنواع حسب تركيبها الكيميائي، والتركيب الكيميائي مهم جداً لتحديد العديد من صفات البطارية، هذه السمات مثل سعرها وعمرها وطاقتها.
• يمكن حصر تلك الأنواع في أربعة أنواع كالتالي:-

النوع الاول بطاريات النيكل nicdالكادميوم

• من الأنواع القابلة لإعادة الشحن، حيث إن أقطابها قد تم صناعتها من هيدروكسيد النيكل الثنائي، والكادميوم المعدني.
• من مميزاتها أنها موفرة للجهد والشحن عند الاستخدام.

تتأثر سلباً بسهولة عند الشحن الجزئي للبطارية، بسبب وجود مادة

Nicd.

• عند وضع هذا النوع في مقارنة مع الأنواع الأخرى من البطاريات الثانوية، نجد أنها تتسم بأداء عالي ودورة استخدام حسنة في ظل درجات الحرارة المنخفضة، وكذلك نجدها تمتلك معدلات تفريغ مرتفعة، وأنها ذات قدرة على استخدام شحنتها بالكامل.
• من مميزاتها توفرها بأحجام مختلفة، فالصغير منها نجده يتم استخدامه في الأجهزة المحمولة، بينما الأكبر حجماً يتم استعماله في أجهزة ألعاب الأطفال كالسيارات الكهربائية والطائرات، وكذلك في استخدام مولدات الكهرباء الاحتياطية.

بطارية نيكل-هيدريد فلز NiMH

• هذا النوع أيضاً من النوع القابل لإعادة الشحن.
• تتشابه مع بطارية الكادميوم في قطبها الموجب فهو يتكون كذلك من هيدروكسيد النيكل، لكن الاختلاف فيما بينهما في القطب السالب حيث أنه في هذا النوع يتكون من سبيكة فلزية تمتص غاز الهيدروجين على العكس من الأخرى التي يتكون فيها القطب السالب من الكادميوم.
• هذا النوع يتم استخدامه في الأجهزة التي تستهلك التيار الكهربائي بكثافة مرتفعة.
• تمتلك قدرة أكبر من بطارية الكادميوم، حيث يصل إلى ثلاث أضعاف مقدرة بطارية من نفس الحجم.
• كثافة الطاقة الخاصة بها مقاربة لكثافة الطاقة الخاصة ببطارية أيون الليثيوم.
• لا يوجد بها عيب تأثر الذاكرة الموجود في بطارية الكادميوم.

بطارية أيون الليثيوم Li-ion

• هي نوع آخر من البطاريات القابلة لإعادة الشحن.
• في هذا النوع فإن أيونات الليثيوم تنتقل من القطب الموجب إلى السالب أثناء عملية التفريغ، ثم تعود لتنتقل مرة أخرى إليه أثناء عملية الشحن.
• يتكون القطب الموجب في هذا النوع من عنصر الليثيوم، بينما يتكون القطب السالب من عنصر الجرانيت.
• هي النوع الأكثر انتشاراً من أنواع البطاريات الثانوية، تجدها في الهواتف المحمولة والأجهزة المنزلية.
• نظراً لخفة وزنها، فإنها تُستخدم في أغراض الفضاء والاغراض العسكرية.
• من مميزاتها طاقتها المرتفعة، وقلة التأثير على الذاكرة، وكذلك انخفاض تفريغها الذاتي.
• تختلف عن الأنواع الأخرى من حيث الأداء والتكلفة والتركيب الكيميائي.
• نوع بطاريات الليثيوم الذي يتم استخدامه في الأجهزة الإلكترونية المحمولة، يعتمد في استخدامه على أكسيد الليثيوم والكوبالت، صاحب الطاقة المرتفعة وكذلك مخاطر الأمان الخاصة به منخفضة، في حالة تلف البطارية.
• بينما نوع بطاريات الليثيوم التي يتم استخدامها في الأدوات الكهربائية المختلفة، وكذلك الآلات الطبية.

يستخدم فوسفات الحديد والليثيوم، صاحب كثافة الطاقة الأقل ومعدل الامان الأكثر ارتفاعاً، وذلك لقلة احتمالات حدوث حوادث.

بطاريات الرصاص

• هذا النوع هو أقدم نوع من أنواع البطاريات، التي تقبل إعادة الشحن.
• تتميز بأهميتها وفاعليتها الشديدة، حتى يومنا هذا.

الأقطاب فيها تتكون من ألواح من الرصاص، هذه الألواح منغمسة تماماً خلال مادة الكهرل.

• تستخدم عادة في التطبيقات الثقيلة، وزنها دائماً يكون كبير جداً.

نظراً لكبر حجمها فإنها لا يتم استخدامها في التطبيقات المحمولة.

• يتم استخدامها في تطبيقات أخرى مثل استخدام الطاقة الشمسية عن طريق الألواح الخاصة بالطاقة الشمسية، وكذلك إشعال المركبات، والأنوار، والإشعال الاحتياطي وكذلك السيارات.
• تتميز بقدرتها الفائقة على منح التيار المرتفع، وذلك لمدد قصيرة، ولهذا السبب فإنها تقوم بتخزين الطاقة بشكل ممتاز.

من أهم مميزاتها أيضاً، تكلفتها المنخفضة مما يجعلها من البطاريات الجاذبة للاستخدام في العديد من التطبيقات المنتشرة في الوقت الحالي مثل تشغيل السيارات، وكذلك تخزين الطاقة الاحتياطية.