أنواع البطاريات القابلة للشحن

أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن

البطاريات الثانوية، أو البطاريات القابلة لإعادة الشحن، هِيْ أحد الأسس التي تعتمد عليها العديد من الأجهزة لتزويد الطاقة ولا تقتصر على نوع واحد فقط، ولكن هناك مجموعة من أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن وهِيْ كالتالي

1- بطاريات الليثيوم أيون

تعد بطارية الليثيوم أيون واحدة من أكثر أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن شيوعًا على الإطلاق وتحظى بشعبية كبيرة ووفِيْرة خاصة فِيْ أنواع مختلفة من الأجهزة المحمولة.

بما أنه يشمل الأجهزة الذكية والهُواتف المحمولة إلَّى جانب العديد من التطبيقات المنزلية الأخرى، فإنه يستخدم أيضًا فِيْ بعض التطبيقات العسكرية أو الفضائية نظرًا لخفة وزنه.

آلية البطارية

إذا واصلنا الحديث عَنّْ بطارية ليثيوم أيون تحت أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن، نحتاج إلَّى شرح آلية عمل البطارية، وفِيْ هذه البطارية، ما يحدث هُو أن أيونات الليثيوم تترك الإلكترون السالب للإلكترون الموجب عَنّْد وقت التفريغ، ثم العودة إلَّى مكانها بعد شحن البطارية فِيْ الإلكترون السالب.

تستخدم هذه البطارية مركب الليثيوم المقحم كَمْادة مع إلكترون واحد فقط مقارنة بمعدن الليثيوم المستخدم فِيْ بطاريات الليثيوم غير القابلة لإعادة الشحن.

ميزات بطارية الليثيوم أيون

نظرًا لأن بطارية الليثيوم أيون من أفضل أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن، يجب أن نكون متميزين فِيْ تقديم جميع الميزات المتوفرة فِيْها والتي تتلخص فِيْما يلي

كفاءة الشحن والتفريغ 80-90٪.
انخفاض التفريغ الذاتي.
كثافة طاقة عالية ولا أثر للذاكرة.
الجهد الاسمي لخلية NMC هُو 3.6 / 3.85V.
يختلف التركيب الكيميائي حسب طبيعة الأداء الذي صُنع من أجله.
كثافة الطاقة 250 693 واط / لتر
لا يقتصر على سعر واحد، بل يختلف حسب الغرض من استخدامه.
تفريغ ذاتي 3-2.9٪ / شهر عَنّْد 20 درجة مئوية.
تحتوي بطاريات الليثيوم أيون للأجهزة الإلكترونية المحمولة على الليثيوم وأكسيد الكوبالت.
القدرة المقدرة 250 340 واط / كجم.
تحتوي بطاريات الليثيوم أيون منخفضة الجهد على فوسفات الليثيوم.
دورة الحياة من 400 1200 دورة.
توفِيْر أداء عالٍ ومنخفض وفقًا لاحتياجات المستخدم والحفاظ على أداء عالٍ وأقصى قدر من الأمان.
طاقة نوعية 100 265 واط / كغم.

2- بطاريات هِيْدريد معدن نيكل NI-MH

وهِيْ من أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن، ولكنها من نوع مختلف قليلاً عَنّْ النوع السابق من حيث الشكل الكيميائي، لأننا نجد أن التفاعل الكيميائي فِيْها يحدث بطريقة تجعل التفاعل الكيميائي للإيجابي. إلكترون البطارية، وهُو قريب من التفاعل الكيميائي الموجود فِيْ خلية النيكل والكادميوم.

بالنسبة لأنواع البطاريات التي تستخدم هِيْدروكسيد النيكل، يعتمد هذا على الإلكترونات السالبة فِيْ هِيْدريد معدن النيكل، وهِيْ مجموعة مختلطة لامتصاص عَنّْصر الهِيْدروجين بدلاً من الكادميوم المستخدم فِيْ بطاريات NICD.

فِيْ تلك الأجهزة التي تتميز باستهلاك كَمْية كبيرة من الطاقة والسبب هُو زيادة سعتها ونطاق كثافة طاقتها، توجد بطاريات هِيْدريد من النيكل والمعدن، فِيْ حين أن هذه البطارية لديها سعة تصل إلَّى اثنين أو ثلاثة أضعاف سعة بطارية NICDK، وهِيْ بنفس الحجم تقريبًا وكثافة الطاقة بالقرب من بطارية ليثيوم أيون.

على عكس كيمياء بطارية NICD، تحتوي هذه البطارية على كيمياء NIMH كاملة، لذا فهِيْ لا تتأثر بالذاكرة مثل بطاريات النيكل المعدنية. من أهم مميزات وخصائص بطاريات هِيْدريد معدن النيكل

تفريغ ذاتي شهري 3-2.9٪ / عَنّْد 20 درجة مئوية.
الطاقة النوعية هِيْ 60-120 ساعة / كجم.
السعة النوعية 66٪ – 92٪.
عمر البطارية أو دورة 180-2000.
كثافة الطاقة 140-300 واط / لتر.
كفاءة شحن وتفريغ البطارية 70-90٪.

3- بطاريات الرصاص

تصنف هذه البطارية كنوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن ذات الكفاءة العالية نسبيًا والتكلفة المنخفضة، وتتميز باستخدامها فِيْ التطبيقات عالية الاستهلاك، وغالبًا ما تكون كبيرة الحجم، ولزيادة وزنها، يتم استخدامها فِيْ تركيب غير – تطبيقات محمولة مثل تخزين طاقة الألواح الشمسية أو بطارية السيارة أو تشغيل الأضواء القوية.

بصرف النظر عَنّْ استخدامها فِيْ الطاقة الاحتياطية وموازنة الأحمال فِيْ المولدات الكهربائية أو فِيْ توزيع الطاقة، فإن هذا النوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن هِيْ واحدة من أقدم البطاريات على الإطلاق وهِيْ مهمة جدًا ولا تزال تستخدم حتى اليوم ولديها نسبة منخفضة أو درجة من الطاقة. بما يتناسب مع وزنه.

ومع ذلك، فهِيْ تتمتع بدرجة عالية نسبيًا من السعة مقارنة بوزنها، لذلك يمكنها توفِيْر تيارات دافعة قوية وعالية على نطاق واسع، ولكن عَنّْد الحاجة، وهِيْ الأنسب للاستخدام فِيْ التطبيقات عالية التيار مثل تشغيل محرك الدفع الذاتي المحركات، بالإضافة إلَّى تخزينها فِيْ محطات توليد الطاقة الاحتياطية.

4- بطاريات نيكل كادميوم نيكل سي دي

تعد بطارية Ni-cd من النيكل والكادميوم أحد أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن وقد تم تطويرها باستخدام هِيْدروكسيد النيكل إلَّى جانب معدن الكادميوم كأقطاب كهربائية وتتميز بالقدرة على الحفاظ على الجهد والحفاظ على الشحن الكامل عَنّْد عدم الاستخدام.

ومع ذلك، فإن السلبية الوحيدة من هذا النوع هِيْ أنه عَنّْدما يتم شحن البطارية جزئيًا، فإنها تقع تحت التأثير السلبي للذاكرة غير المرغوب فِيْها، مما يؤدي فِيْ النهاية إلَّى انخفاض فِيْ السعة المستقبلية للبطارية.

بالمقارنة مع الأنواع الأخرى من الخلايا القابلة لإعادة الشحن، توفر بطارية النيكل والكادميوم وقت عمل قياسيًا وأداءًا وجهدًا جيدًا للغاية فِيْ درجات حرارة منخفضة، مع توفِيْر سعة كبيرة.

أهم ما يميز هذا النوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن هُو أنه يوفر سعة كبيرة جدًا بمعدلات تفريغ عالية ومتوفر بأكثر من حجم، وكلها تشمل الأحجام المستخدمة فِيْ البطاريات القلوية وبطاريات AAA مع خلايا NICD.

يمكن استخدام هذه المركبات بشكل فردي أو مجتمعة فِيْ مجموعات مكونة من خليتين أو أكثر. تستخدم العبوات الصغيرة فِيْ الأجهزة المحمولة الخفِيْفة مثل الألعاب والإلكترونيات، ولكن توجد البطاريات الكبيرة فِيْ مولدات الطاقة الاحتياطية والمركبات الكهربائية.

تتميز بطاريات النيكل والكادميوم Ni-cd بعدد من الميزات، بما فِيْ ذلك

كفاءة الشحن والتفريغ 70-90٪.
القدرة المحددة هِيْ 40-60W-h / kg.
معدل التفريغ الذاتي الشهري هُو 10٪ شهريًا.
كثافة الطاقة 50-150 واط / لتر.
عمر البطارية 2000 دورة.
القوة الاسمية 150 واط / كجم.

ما هِيْ البطارية القابلة لإعادة الشحن

البطاريات القابلة لإعادة الشحن أو البطاريات الثانوية هِيْ تلك البطاريات التي تتميز بتكوينها من الخلايا الكهروكيميائية وتعمل بطريقة توفر جهدًا معينًا للبطارية، ولكن فِيْ الاتجاه المعاكس وبعد التفريغ يمكن شحنها مرة أخرى.

يتم الاعتماد عليه بشكل كامل وبشكل أساسي لتشغيل التطبيقات التي تستهلك طاقة عالية وغالبًا ما تكون باهظة الثمن ومكلفة، ولكن هناك نوع آخر بسعة منخفضة أو أقل ومناسب للأجهزة ذات استهلاك أقل للطاقة، مثل الأجهزة الإلكترونية أو الأجهزة المحمولة .

هناك أيضًا نوع أكثر أهمية من هذه البطاريات القابلة لإعادة الشحن وهِيْ بطاريات عالية الأداء تُستخدم دائمًا لتشغيل الأجهزة الإلكترونية الكبيرة مثل الدراجة ثلاثية العجلات أو الغسالة وتطبيقات موازنة الحمل وهذه البطاريات أكثر اقتصادا من البطاريات الأساسية على الرغم من تكلفتها العالية.

معايير اختيار نوع البطارية

هناك مجموعة من المعايير التي يجب على المستخدم مراعاتها قبل اختيار أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي يريد استخدامها ويتم تحديد تلك البطارية بناءً على هذه المعايير التي يتم تلخيصها فِيْ

1 – السعر والتكاليف

تعتبر قضية السعر والتكلفة مهمة جدًا فِيْ اتخاذ القرارات الفنية، فمن المهم جدًا أن يكون اختيار نوع البطارية المناسب متناسبًا تمامًا مع إمكانياتها وأدائها حتى لا تزيد تكلفة البطارية.