تک‌نکته: باتری‌ها
آیا تا به حال شده که با دیدن یکی از ابزارهایی که به کمک فناوری خلق شده‌اند و ما هر روز از آن‌ها استفاده می‌کینم، از خودتان بپرسید که اصلا این فناوری چطور طراحی و ساخته شده است؟ در سری مقالات «تک نکته» ما می‌خواهیم به زبان ساده، شما را با انواع و اقسام فناوری‌های روز دنیا آشنا کنیم تا بار دیگر که چنین سوالی برای‌تان پیش آمد جوابش را بدانید. در این قسمت از این سری مقالات به باتری‌ها می‌پردازیم.
ما همیشه قادر به تولید الکتریسیته در مکان و زمانی که به آن نیازمندیم نیستیم. پس باتری‌ها را اختراع نمودیم تا انرژی الکتریکی را از طریق فعل و انفعالات شیمیایی برای ما ذخیره نمایند.
انواع مختلفی از باتری‌ها وجود دارند که برای کاربردهای مختلف اختراع شده‌اند. از باتری‌های خورشیدی که در ماهواره‌ها به کار می‌روند گرفته تا باتری‌هایی که در دستگاه‌های تنظیم ضربان قلب در سینه ما کار گذاشته می‌شوند.
همه ما تا حدودی با طرز کار باتری‌ها آشنایی داریم. این مقاله دو هدف را دنبال می‌کند. شناساندن انواع باتری‌ها و پرداختن دقیق‌تر به باتری‌های قابل شارژ که امروزه در بیشتر دستگاه‌های مورد نیاز از قبیل لپ تاپ، تلفن همراه و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند و در آخر هم به چند توصیه برای اینکه باتری‌های قابل شارژتان عمر بیشتری داشته باشند اشاره می‌کنیم.
اگرچه انواع متنوعی از باتری‌ها در بازار وجود دارند ولی کلا باتری‌ها را می‌توان به دو نوع نسل اولیه (یک بار مصرف) و نسل دوم (قابل شارژ) تقسیم کرد.
در اینجا به ذکر چند مثال از باتری‌های یک بار مصرف بسنده می‌کنیم. مهم‌ترین باتری‌های یک بار مصرف موجود عبارتند از باتری‌های کلرید – روی و باتری‌های آلکالین و باتری‌های دکمه‌ای.
در یک باتری با عمر طولانی که با کلرید – روی کار می‌کند، الکترودهای مثبت از میله‌های کربنی ساخته شده‌اند که توسط یک مخلوط از پودر کربن و اکسید منگنز احاطه شده‌اند. الکترودهای منفی هم از نوعی آلیاژ روی هستند و مابین این دو الکترود مثبت و منفی، یک ماده غلیظ خمیری شکل که از کلرید آمونیوم تشکیل شده نقش الکترولیت را بازی می‌کند. به دلیل اینکه هیچ مایعی در ساخمان این باتری‌ها به کار نرفته، به آن‌ها باتری خشک هم می‌گویند.
باتری‌های آلکالین
در داخل یک باتری آلکالین، مولکول‌های اکسید منگنز به اکسید منگنز و یون‌های هیدروکسیل تبدیل می‌گردند. سپس یون‌های هیدروکسیل با روی واکنش شیمیایی انجام داده که حاصل این واکنش آب و اکسید روی می‌باشد که قادر به آزاد کردن الکترون‌های خویش است. در این نوع باتری الکترون‌ها به طرف تیغه‌های کربنی جریان پیدا کرده و در اطراف مدار به جریان در می‌آیند و بدین ترتیب جریان الکتریسیته تولید می‌شود.
باتری‌های دکمه‌ای
باتری‌های دکمه‌ای در داخل ماشین حساب‌ها و ساعت‌های مچی و انواع ظریف‌تر آن‌ها در سمعک‌ها کاربرد دارند. سمت بالایی این باتری‌ها از الکترودهای منفی که از پودر روی احاطه شده توسط دو لایه فلزی ساخته شده تشکیل یافته و خود بدنه و قسمت تحتانی آن هم نقش الکترود مثبت را بازی می‌کند که از اکسید جیوه و گرافیت تشکیل یافته. در خلال فعل و انفعالات شیمیایی، روی الکترون‌های خود را از دست داده و به اکسید روی تبدیل می‌شود و اکسید جیوه به فلز جیوه تبدیل می‌گردد.
باتری‌های قابل شارژ
مثال‌هایی از باتری‌های قابل شارژ عبارتند از باتری‌های نیکل – کادمیوم و هیدرید فلزی نیکل که هر دو مثل هم کار می‌کنند. اغلب گفته می‌شود این نوع از باتری‌ها تا کاملا تخلیه شارژ نشوند نباید دوباره شارژ شوند. این نوع باتری‌های قابل شارژ معمولا عمر مفید کمتری دارند، علاوه بر اینکه کادمیوم فلزی سمی است که به طبیعت باز نمی‌گردد و اگر این باتری‌ها در نزدیکی یک مخزن آب دفن گردند کادمیوم داخل آن‌ها ممکن است آب را مسموم کند.
باتری‌های با یون لیتیوم (لیتیوم – یون)
لیتیوم فلز سبکی است که به راحتی الکترون از دست داده و به یون تبدیل می‌شود. باتری‌های لیتیومی از باتری‌های نیکل – کادمیوم انرژی بیشتری را ذخیره می‌نمایند (حدودا دو برابر). در ولتاژهای بالا هم کارایی دارند و به محیط زیست آسیب کمتری وارد می‌کنند. این‌ها همان باتری‌هایی هستند که در تلفن‌های همراه، MP3 Playerها و لپ تاپ‌ها به کار می‌روند.
چگونگی شارژ شدن یک باتری لیتیومی
این نوع باتری‌ها به طریق زیر کار می‌کنند
1- در خلال فرآیند شارژ شدن، یون‌های لیتیوم از الکترود مثبت (قسمت قرمز تصویر) توسط یک الکترولیت (قسمت خاکستری تصویر) به سوی الکترود منفی (قسمت آبی تصویر) جریان می‌یابند.
2- وقتی یون بیشتری برای جریان یافتن به سوی الکترودهای منفی باقی نماند، باتری لیتیومی شما شارژ شده.
3- در خلال خالی شدن شارژ، یون‌های لیتیوم از طریق الکترولیت از الکترودهای منفی از یک مدار بیرونی به سمت الکترودهای مثبت روانه می‌شوند.
4- وقتی همه یون‌ها به الکترود مثبت پیوستند، باتری دیگر شارژ ندارد. لازم به ذکر است که مدار الکتریکی خاصی در دیوایس‌هایی که با این باتری‌ها کار می‌کنند وجود دارد که در صورت زیاد شارژ شدن یا زیاد گرم شدن خود به خود جریان را قطع می‌نمایند.
چند توصیه برای افزایش طول عمر باتری‌های دیوایس‌های‌تان
1- به خاطر داشته باشید که باتری‌های قابل شارژ باید مرتبا مورد استفاده قرار گیرند. این باتری‌ها نباید برای ماه‌ها کاملا شارژ شده یا کاملا خالی از شارژ و بی مصرف باقی بمانند.
2- کارشناسان باتری‌های لیتیومی توصیه می‌کنند بعضی از اوقات باتری‌ها را کاملا خالی از شارژ کنید و سپس آن‌ها را شارژ نمایید.
3- هرگز باتری‌ها را بیش از اندازه لازم در شارژ قرار ندهید و از Over Charge کردن آن‌ها جدا خودداری نمایید.
4- اجازه ندهید باتری‌های شما در محیط‌های خیلی گرم یا خیلی سرد قرار گیرند، در غیر این صورت در خلال فرآیند شارژ، ذخیره یا استفاده دچار صدمه خواهند شد. البته لازم به ذکر است که باتری‌های لیتیومی هنگام شارژ شدن گرم می‌شوند ولی اگر بیش از اندازه گرم شدند مطمئن باشید که مشکلی وجود دارد.
5- از خرید شارژری‌های ارزان و بی کیفیت خودداری کنید. چنانچه یک شارژر کیفیت بالایی داشته باشد باتری ماندگاری بیشتری خواهد داشت.
6- به دستورالعمل شارژ باتری که همراه خرید وسیله مورد نظر به شما داده می‌شود خوب توجه کنید و همه نکات لازم را به کار ببرید. چنانچه سرخود و بدون اطلاعات کامل اقدام به شارژ باتری دیوایس‌های خود نمایید به مشکلی به نام برق دزدی باتری بر خواهید خورد و شارژ باتری دستگاه شما خیلی زودتر از آنچه انتظار دارید تمام می‌شود.
7- هرگز همزمان با شارژ نمودن دیوایس خود، از آن استفاده نکنید زیرا در این حالت دیوایس در دو حالت شارژ و دشارژ به طور همزمان قرار می‌گیرد و به این ترتیب گرمای زیادی تولید می‌شود که به دستگاه شما در طولانی مدت صدمه جدی وارد خواهد کرد.
مرجع: explainthatstuff