ما هي أنواع البطاريات القابلة للشحن؟ ما هي مزايا كل منها؟ هذه الأسئلة تحتاج إلى إجابة تفصيلية ودقيقة حتى يتمكن أصحاب المصانع والمهندسون الجدد الذين يخططون لفتح مشاريعهم الهندسية الخاصة من اختيار الأنسب لهم والأكثر فائدة للمشروع وطبيعة العمل. وسنوضح ذلك بالتفصيل من خلال الدراسة.
جدول المحتويات
أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن
البطاريات الثانوية أو البطاريات القابلة للشحن هي من البطاريات الأساسية التي تستخدم لتشغيل العديد من الأجهزة، وهي لا تقتصر على نوع واحد، بل هناك مجموعة أنواع من البطاريات القابلة للشحن:
1- بطاريات ليثيوم أيون ليثيوم أيون
تعد بطارية الليثيوم أيون من أشهر أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن على الإطلاق وهي شائعة ومنتشرة على نطاق واسع حيث أنها تتواجد في الغالب في أنواع مختلفة من الأجهزة المحمولة.
المنتج الذي يتضمن العديد من التطبيقات المنزلية بالإضافة إلى الأجهزة الذكية والهواتف المحمولة، يستخدم أيضًا في بعض التطبيقات العسكرية أو الطيران نظرًا لخفته.
آلية البطارية
واستكمالاً لحديثنا عن بطارية الليثيوم أيون وهي من أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن، لا بد لنا من شرح آلية عمل البطارية، ففي تلك البطارية تترك أيونات الليثيوم الإلكترون السالب إلى الإلكترون الموجب وقت تفريغها. ومن ثم يعودون إلى مكانهم في الإلكترون السالب بعد شحن البطارية.
تستخدم هذه البطارية مركب الليثيوم المقحم كمادة تحتوي على إلكترون واحد فقط، مقارنة بالليثيوم المعدني المستخدم في بطاريات الليثيوم غير القابلة لإعادة الشحن.
مميزات بطارية ليثيوم أيون
وبما أن بطارية الليثيوم أيون من أفضل أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن، فيجب أن نكون متميزين في عرض كافة الميزات المتوفرة فيها؛ وتتلخص هذه أدناه:
- كفاءة التفريغ والشحن 80-90%.
- انخفاض التفريغ الذاتي.
- كثافة طاقة عالية ولا يوجد أثر للذاكرة.
- جهد خلية NMC الاسمي 3.6/3.85 فولت.
- يختلف التركيب الكيميائي حسب طبيعة الأداء الذي يتم إنتاجه من أجله.
- كثافة الطاقة 250: 693 واط ساعة/لتر
- لا يقتصر على سعر واحد ويختلف حسب الغرض من الاستخدام.
- معدل التفريغ الذاتي هو 3-2.9% شهريا عند 20 درجة مئوية.
- تحتوي بطاريات الليثيوم أيون المخصصة للأجهزة الإلكترونية المحمولة على أكسيد كوبالت الليثيوم.
- الطاقة النوعية 250: 340 وات/كجم.
- تحتوي بطاريات أيونات الليثيوم ذات الجهد المنخفض على فوسفات حديد الليثيوم.
- 400: عمر الدورة يبدأ من 1200 دورة.
- فهو يوفر طاقة عالية ومنخفضة وفقًا لاحتياجات المستخدم مع الحفاظ على الأداء القوي والحد الأقصى من الأمان.
- الطاقة النوعية 100: 265 وات-ساعة/كجم.
2- بطاريات هيدريد معدن النيكل ني-م
وهو أحد أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن ولكنه نوع مختلف قليلاً عن النوع السابق من حيث الشكل الكيميائي لأننا نرى أن التفاعل الكيميائي فيه يتم عن طريق أخذ التفاعل الكيميائي للإلكترون الموجب للبطاريات. إنه مشابه للتفاعل الكيميائي في خلية النيكل والكادميوم.
على الرغم من أن العديد من أنواع البطاريات تستخدم هيدروكسيد أكسيد النيكل، إلا أنها تعتمد على الإلكترونات السالبة في هيدريد معدن النيكل، وهي مجموعة ممزوجة به، لامتصاص الهيدروجين بدلاً من الكادميوم المستخدم في بطاريات NICD.
الأجهزة التي تستهلك كميات كبيرة من الطاقة تحتوي على بطاريات هيدريد معدن النيكل، وهذا بسبب زيادة قدرتها وكثافة الطاقة، وتتميز هذه البطارية بأن سعتها تصل إلى ضعفين أو ثلاثة أضعاف سعة بطارية NICDK. ، تأخذ نفس الحجم تقريبًا وهي تقريبًا نفس بطارية الليثيوم أيون من حيث كثافة الطاقة.
تتمتع هذه البطارية بالتركيب الكيميائي بالكامل من NIMH، على عكس التركيب الكيميائي لبطارية NICD، مما يضمن عدم تأثرها بالذاكرة كما هو الحال مع بطاريات معدن النيكل.أبرز مميزات وخصائص هيدريد معدن النيكل البطارية هي:
- معدل التفريغ الذاتي الشهري هو 3-2.9% عند 20 درجة مئوية.
- الطاقة النوعية 60-120 ساعة/كجم.
- قوة محددة 66% – 92%.
- عمر البطارية أو الدورة 180-2000.
- كثافة الطاقة 140-300 واط ساعة/لتر.
- تبلغ كفاءة شحن وتفريغ البطارية 70-90%.
3- بطاريات الرصاص الحمضية
تصنف هذه البطارية كنوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن ذات الكفاءة العالية نسبيا والتكلفة المنخفضة، وتتميز باستخدامها في التطبيقات ذات الاستهلاك العالي وعادة ما تكون كبيرة الحجم، ونظرا لوزنها الزائد تستخدم في التركيبات غير المحمولة. تطبيقات مثل تخزين طاقة الألواح الشمسية أو بطاريات السيارات أو تشغيل الأضواء القوية.
وبصرف النظر عن استخدامها في الإمدادات الاحتياطية وموازنة الأحمال في المولدات الكهربائية أو موزعات الطاقة، فإن هذا النوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن يعد من أقدم البطاريات القابلة لإعادة الشحن على الإطلاق وهو مهم للغاية ولا يزال يستخدم حتى اليوم، كما أنه يتمتع بنسبة أو تصنيف منخفض للطاقة. حسب الوزن.
ومع ذلك، فهو يتميز بدرجة عالية نسبيًا من القوة مقارنة بوزنه وبالتالي يمكنه توفير تيارات تدفق قوية جدًا وعالية عند الحاجة، وهو مناسب للاستخدام في العديد من تطبيقات التيار العالي مثل التشغيل الذاتي والدفع الذاتي. محركات مدفوعة بالإضافة إلى تخزينها في مولدات الطاقة الاحتياطية.
ننصحك بالقراءة
4- بطاريات النيكل والكادميوم ني-CD
بطارية النيكل والكادميوم Ni-Cd هي أحد أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن، وقد تم تطويرها باستخدام هيدروكسيد النيكل مع معدن الكادميوم كقطب كهربائي، وتتميز بالقدرة على الحفاظ على الجهد الكهربائي والحفاظ على الشحن الكامل في حالة عدم الاستخدام. في الاستخدام.
إلا أن العيب الوحيد لهذا النوع هو أنه إذا تم شحن البطارية جزئيًا، فإنها تتعرض للتأثير السلبي للذاكرة غير المرغوب فيها، مما يؤدي في النهاية إلى انخفاض سعة البطارية مستقبلاً.
بالمقارنة مع أنواع الخلايا الأخرى القابلة لإعادة الشحن، توفر بطارية النيكل والكادميوم وقت تشغيل قياسي وأداء وجهد جيد جدًا في درجات حرارة منخفضة، مع توفير سعة كبيرة.
وأهم ما يميز هذا النوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن هو أنها توفر سعة كبيرة جدًا بمعدلات تفريغ عالية وتتوفر بأحجام متعددة؛ تتضمن جميع هذه الأحجام المستخدمة في بطاريات NICD القلوية وبطاريات AAA.
يمكن استخدام هذه المركبات بشكل فردي أو مجتمعة في مجموعات مكونة من خليتين أو أكثر، وتستخدم عبوات صغيرة منها في الأجهزة المحمولة خفيفة الوزن مثل الألعاب والإلكترونيات، ولكن البطاريات الأكبر حجمًا توجد في مولدات الطاقة الاحتياطية والمركبات الكهربائية.
تتميز بطاريات النيكل والكادميوم (Ni-CD) بعدد من الميزات، بما في ذلك:
- كفاءة الشحن والتفريغ 70-90%.
- قوة محددة 40-60 واط-ساعة/كجم.
- معدل التفريغ الذاتي الشهري 10%/شهر.
- كثافة الطاقة 50-150 واط ساعة/لتر.
- دورة حياة البطارية 2000 دورة.
- قوة محددة 150 واط/كجم.
ما هي البطارية القابلة للشحن
البطاريات القابلة لإعادة الشحن أو البطاريات الثانوية هي بطاريات تتميز في تركيبها بوجود خلايا كهروكيميائية، تعمل من خلال تطبيق جهد معين على البطارية في الاتجاه المعاكس فقط، ويمكن إعادة شحنها بعد تفريغها.
يتم الاعتماد عليها بشكل كامل وبشكل أساسي لتشغيل التطبيقات ذات الاستهلاك العالي للطاقة والمكلفة في كثير من الأحيان، ولكن هناك نوع آخر منخفض أو أقل قدرة ومناسب للأجهزة الأقل استهلاكًا للطاقة مثل الإلكترونيات أو الهواتف المحمولة.
وهناك أيضًا نوع أكثر أهمية من البطاريات القابلة لإعادة الشحن، وهي بطاريات عالية الأداء تستخدم دائمًا لتشغيل الأجهزة الإلكترونية الكبيرة مثل الدراجات ثلاثية العجلات والغسالات وتطبيقات موازنة الأحمال، وتعتبر هذه البطاريات أكثر اقتصادية من البطاريات الأساسية. تكلفتها أعلى.
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 وفقاً لهذه المعايير؛ لتلخيصها:
1- السعر والتكلفة
التكلفة والسعر مهمان للغاية عند اتخاذ القرار الهندسي، ومن المهم جدًا أن يكون اختيار نوع البطارية المناسب متناسبًا تمامًا مع قدراتها وأدائها حتى لا تتجاوز تكاليف المشروع المعدل الطبيعي.
2- درجة الأمان
والمقصود بدرجة الأمان هنا هو الاهتمام بدرجة الحرارة التي سيعمل بها الجهاز. لأنه عند درجات الحرارة المرتفعة، قد تنهار بعض مكونات البطارية أو تتعرض لتفاعلات طاردة للحرارة، مما يؤدي إلى انخفاض درجة الحرارة. ارتفاع درجة الحرارة بشكل عام وضعف حالة البطارية.
3- دورة حياة البطارية
يجب أن تكون كثافة الطاقة وكذلك كثافة الطاقة في حالة مستقرة ومتوازنة، حيث يضمن ذلك عمرًا أطول للبطارية.
4- كثافة الطاقة
ويقاس معدل تفريغ الطاقة بوحدات الكتلة أو الحجم، على سبيل المثال، نرى أن الأجهزة منخفضة الطاقة هي أجهزة iPod والهواتف المحمولة، في حين أن الأجهزة عالية الطاقة هي أجهزة تشغيل كبيرة.
5- كثافة الطاقة
وهذا يعني كل الطاقة المخزنة، والتي يتم قياسها بوحدات الحجم أو الكتلة، وهذا هو المحدد الرئيسي للمدة أو المدة التي يمكن للهاتف أن يعمل فيها قبل أن يحتاج إلى إعادة الشحن.
ومن المهم بالطبع معرفة كل شيء عن أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن، حيث يتطلب ذلك تحديد ميزانية كاملة للمشاريع الهندسية في مختلف المجالات.