همه چیز درباره باتری ها قسمت هفتم : باتری قلیایی

همه‌چیز درباره‌ی باتری‌ها؛ باتری قلیایی

در مقاله ششم همه‌چیز درباره‌ی باتری‌ها برروی باتری‌های سربی-اسیدی، از جمله مزایا، معایب آنها، شیمی و غیره تمرکز کردیم. در این مقاله، قصد داریم برروی باتری‌های قلیایی، از جمله مزایا، معایب آنها و شیمی، تمرکز کنیم. با ما همراه باشید.

اگر به‌یاد داشته‌باشید، چند‌هفته‌پیش Max Maxfield مرا به پروژه ربات‌های خود متصل‌کرد. که این منجربه نوشتن این‌سری از مقالات درمورد فن‌آوری‌های مختلف باتری‌های دردسترس شد. علاوه‌بر جزئیات تکنولوژی Nitty-Gritty، راهنمایی‌ها و ترفندهای لازم برای انتخاب مناسب‌ترین تکنولوژی باتری موردنیاز شما را بیان‌کردم. در این مقاله باتری‌های قلیایی را بررسی می‌کنیم.

نکته 4 : انتخاب باتری

پس‌از محاسبه وات ساعت در بار،باید میزان تلفات باتری را پیداکنیم تا بتوانیم زمان اجرا را بدست‌آوریم. درصد تلفات‌داخلی را میتوان بااستفاده‌از Pi = (IL2 x Ri)/(VL x IL) x 100 محاسبه نمود، به‌طوریکه Pi نسبت توان تلف‌شده در باتری به توان تحویلی‌به بار است، IL جریان متوسط بار ، Ri متوسط مقاومت داخلی باتری است، و VL ولتاژ متوسط بار است. اگر بخواهیم بیشترین توان بار با ولتاژ پایینی حاصل‌شود، ترکیبی‌از باتری (Ri) و بار (RL) را انتخاب میکنیم، به‌طوریکه Ri تقریبا برابر با RL باشد. اگر زمان اجرا(تلفات پایین) مهم باشد، باتری(Ri) را به‌گونه‌ای انتخاب می‌کنیم که بسیارکمتر از RL باشد. برای پیداکردن زمان اجرای خاصی در منحنی دشارژ سازنده، من از روشی که به آن interpolation eyeball گفته میشود استفاده میکنم. به‌عنوان‌مثال، فرض‌کنید من می‌خواهم زمان اجرا را برای بار با جریان ثابت ۷میلی‌آمپر پیداکنم، اما این در هیچ منحنی‌ای نیست. برای ایجاد منحنی خودم، به‌صورت چشمی منحنی غیرخطی را بین مرز دومنحنی دیگر اضافه می‌کنم (منحنی سیاه که در تصویرزیر مشاهده می‌کنید). سپس توجه‌کنید که در ولتاژ ۰.۸ که پایان عمر است محور افقی ۴۸۰ساعت سرویس را نشان می‌دهد. (در قسمت بعدی این بحث را ادامه خواهیم‌داد).

باتری قلیایی

باتری‌های غیراسیدی توسط Waldemar Jungner در سال۱۸۹۹ و توسط توماس ادیسون در سال۱۹۰۱ اختراع شده‌اند. ثبت اختراع نسخه روی/منگنز در سال ۱۹۶۰ به اتحادیه کاربید Corp اعطا شد. این‌ها باتر‌ی‌های اولیه‌ هستند که پس‌از مونتاژ قابل‌استفاده می‌باشند. به‌عنوان یک باتری اولیه ارزان قیمت، نوع قلیایی دارای تاریخچه‌ی طولانی است. دارای قابلیت‌اطمینان بالا، انرژی خاص بالا و تراکم انرژی بالا است. بااینحال، مقاومت داخلی آن اجازه دشارژ جریان بالا یا قدرت بالا را نمی‌دهد. عمرمفید بسیارخوبی دارد و عملکرد دمایی آن کافی‌ست. برخی‌از سازندگان نسخه‌هایی را ارائه می‌دهند که ظرفیت و قابلیت اطمینان را فدای قابل شارژبودن میکنند. من کمی درباره باتری‌های قابل‌شارژ صحبت می‌کنم. تغییرات زیادی در این زمینه وجود دارد، بنابراین شما باید به برگه‌ی اطلاعات نگاه‌کنید تا ببینید به چه‌صورت کار می‌کند.

• انرژی خاص : 85-190 Wh/kg
• تراکم انرژی : 250-434 Wh/L
• قدرت خاص: 50 W/kg
• راندمان دشارژ : 45-85% (نرخ پایین دشارژ)
• انرژی/هزینه مصرف کننده : 0.5 Wh/dollar
• نرخ خود تخلیه : 0.17%/month (جدیدترین انواع)
• دوام چرخه: قابل اجرا نیست (باتری اولیه، نسخه های قابل شارژ سازنده را ببینید)
• ولتاژ نامی سلول : 1.3-1.5 V
• ولتاژ قطع: 0.8 V در هر سلول، بارگذاری شده است.

شیمی:

واکنش‌های جزئی:

[Zn(s) + 2OH-(aq) → ZnO(s) + H2O(l) + 2e- [e0 is -1.28V
[2MnO2(s) + H2O(l) + 2e- → Mn2O3(s) + 2OH-(aq) [e0 is +0.15V

واکنش کامل:

[Zn(s) + 2MnO2(s) ←→ ZnO(s) + Mn2O3(s) [e0 is 1.43V

تخلیه:

تصاویرزیر برای باتری کوآنتوم AA MV1500 Duracell است. شکل 1-3 مثال‌هایی از منحنی‌های دشارژ قلیایی را به‌صورت ولتاژ در بارها و درجه‌های مختلف نشان میدهد. شکل ۴ باتری را با دوبار و اثر آن روی مقاومت داخلی، نشان می‌دهد.

باتری قلیایی قابل‌شارژ:

باتری قلیایی قابل شارژ گاهی‌اوقات باتری‌های RAM نامیده می‌شوند. تکنولوژی اولیه توسط تکنولوژی باتری Inc توسعه‌یافته‌است و دارای مجوز Grandcell, Rayovac, Pure Energy, و EnviroCell است. شایع‌ترین اندازه‌های AAA، 9V، AA، C و D است. این باتری‌ها به‌طورکامل شارژشده و ویژگی‌های نگهداری باتری بسیار مناسب‌تری نسبت‌به باتری‌های معمولی قابل‌شارژ مانند NiMH و NiCd دارند. این نوع باتری قلیایی به‌طورخاص طراحی شده‌اند تا قابل شارژ باشد، با کیفیت بالایی تا 20مرتبه قابل شارژ مجدد هستند. آنها برای تخلیه کم(low-drain)، استفاده دوره‌ی، که در آن عمق تخلیه آهسته و به‌طورمتوسط بیش‌از ۲۵٪ نباشد طراحی‌شده‌است. تخلیه عمیق باعث کاهش‌عمر چرخه می‌شود. باتوجه‌به ظرفیت، باتری قلیایی قابل‌شارژ تقریبا دوسوم همتای غیرقابل‌شارژ خود قدرت دارد. هم‌چنین، ولتاژ ترمینال پس‌از شارژ تاحدودی پایین‌تر است، به‌طور‌معمول با بهترین مارک‌ها به حدود ۱.۴ولت می‌رسد. همچنین، شما باید این باتری‌ها را فقط با‌استفاده‌از شارژر خاص توصیه‌شده توسط سازنده شارژکنید. من شخصا سعی‌نکردم باتری قلیایی معمولی را شارژکنم، اما معتقدم که از لحاظ‌فنی امکان‌پذیر است. گزارش‌هایی شنیده‌ام که تازمانی‌که باتری بیش‌ازحد عمیق نداشته‌باشد، بااستفاده‌از نوع خاصی شارژر Battery Xtender میتوان تا ۹۰درصد ظرفیت شارژ را بازیابی کرد. درنهایت نکته پراهمیت این‌که، برای دفع باتری‌های قلیایی باید برای دستورالعمل‌های خاص به تولیدکنندگان مراجعه‌کنید.

در قسمت هشتم همه‌چیز درباره باتری‌ها، به نکات و ترفندهای بیشتری نگاه خواهیم‌کرد و ما یکی‌دیگر از تکنولوژی باتری را درنظر خواهیم‌گرفت. با ما همراه باشید.

منبع:‌سیسوگ