.

دسته بندی کلی انواع باتری

به طور کلی انواع باتری ها از نظر نوع استفاده ، به دو دسته کلی استارتر Starter و ساکن UPS (Uninterruptible Power Supply) تقسیم می شوند.

دسته بندی بر اساس نوع کاربری:

شکل 1  تقسیم بندی باتری از نظر نوع کاربری

باتری‌های استارتر به منظور نیروی محرک اولیه روشن شدن دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد و در مقابل باتری ‌های یو پی اس  یا ساکن به‌عنوان یک منبع ذخیره جریان الکتریکی ثابت در تجهیزات برقی با عنوان منبع ذخیره برق اضطراری یا پشتیبان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

شکل 2  باتری استارتر به‌همراه ساختار داخلی آن

به طور کلی باتری در ولتاژ های متنوع و ظرفیت‌های مختلفی ساخته می‌شود، از این نظر باتری  استارتر با قدرت خروجی جریان اولیه بالاتری ساخته می‌شود تا بتواند نیرو اولیه روشن شدن دستگاه را تامین نماید. در مقابل باتری‌های یو پی اس به منظور ثبات در تامین جریان الکتریسیته ، با هدف جریان پایدار طراحی و تولید می‌شوند.

شکل 3  باتری ساکن به‌ همراه ساختار داخلی آن

عمر باتری‌های استارتر به تعداد دفعات استارت زدن بستگی دارد، در حالی که عمر باتری‌های یو‌پی‌اس بیشتر به تعداد دفعات شارژ و دشارژ آن وابسته است. از نظر ساخت ، تعداد پلیت‌های داخل یک باتری استارتر با یک ظرفیت جریان و ولتاژ یکسان نسبت به باتری یو پی اس با همان ظرفیت و ولتاژ ، بیشتر می باشد. هر چه تعداد این صفحات بیشتر باشد، قدرت جریان در لحظه استارت بیشتر می‌شود از طرفی جانمایی این تعداد پلیت بیشتر، نیاز به کاهش ضخامت پلیت‌ها دارد که باعث کاهش متوسط عمر باتری‌های استارتر می‌شود.

انواع باتری از نظر نوع مصرف

باتری‌ها بر اساس نوع کاربردشان به گروه‌های مختلفی تقسیم می‌شوند و هر گروه برای هدفی خاص طراحی شده است. این دسته‌بندی با توجه به نیازهای عملکردی، شرایط عملیاتی و الزامات فنی سیستم‌ها صورت می‌گیرد. بعضی از باتری‌ها برای تأمین انرژی لحظه‌ای و راه‌اندازی دستگاه‌ها ساخته شده‌اند، در حالی که برخی دیگر برای ارائه برق پایدار یا عملکرد در چرخه‌های مداوم شارژ و دشارژ مناسب هستند. تفاوت در ظرفیت، عمر مفید، فناوری تولید، میزان نگهداری مورد نیاز و مقاومت در برابر شرایط محیطی، باتری‌ها را در دسته‌های متنوعی قرار داده است. انتخاب مناسب نوع باتری با توجه به شرایط استفاده، می‌تواند کارایی را به‌طور قابل‌توجهی افزایش داده و هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهد.

باتری های خودرویی

باتری خودرو یکی از اجزای اصلی و حیاتی هر وسیله نقلیه است که وظیفه تأمین انرژی الکتریکی برای استارت موتور و همچنین پشتیبانی از سیستم‌های الکترونیکی مختلف را بر عهده دارد. در صورت بروز مشکل در عملکرد باتری، روشن شدن خودرو و استفاده از بسیاری از تجهیزات آن امکان‌پذیر نخواهد بود. به همین دلیل انتخاب یک باتری مناسب و باکیفیت اهمیت زیادی در تضمین عملکردپایدارخودرودارد.

باتری‌های خودرو در انواع مختلفی مانند سرب-اسیدی، AGM، ژلی و لیتیوم-یونی تولید می‌شوند. هر یک از این مدل‌ها ویژگی‌ها، مزایا و کاربردهای خاص خود را دارند و با توجه به نوع خودرو، شرایط آب‌وهوایی و میزان مصرف انرژی، می‌توانند گزینه‌ای مناسب‌تر نسبت به سایر انواع باشند. انتخاب درست باتری نقش مهمی در افزایش کارایی، ایمنی و طول عمر خودرو ایفا می‌کند.

از زمان ساخت اولین باتری خودرو تاکنون، فناوری‌های مرتبط با باتری‌ها پیشرفت چشمگیری داشته‌اند. با افزایش میزان تجهیزات الکتریکی در خودروهای مدرن، از سیستم‌های سرگرمی گرفته تا سامانه‌های پیشرفته کمک‌راننده، نقش باتری‌ها بیش از گذشته پررنگ شده است. در این مقاله تلاش می‌شود با بررسی انواع باتری‌های خودرو، ویژگی‌ها و موارد کاربرد آن‌ها، راهنمایی مناسبی برای انتخاب باتری مطلوب ارائه شود

باتری های یو پی اسی

باتری‌های UPS نقش مهمی در ذخیره انرژی و تأمین برق در زمان قطعی جریان ایفا می‌کنند. کارکرد مناسب این باتری‌ها مستقیماً بر پایداری تجهیزات متصل به سیستم UPS اثر می‌گذارد و ظرفیت و سلامت باتری، میزان توان پشتیبانی آن را مشخص می‌کند.

اگر باتری UPS از ظرفیت یا توان کافی برای ذخیره‌سازی انرژی برخوردار نباشد، نمی‌تواند حفاظت قابل اعتمادی برای تجهیزات فراهم کند. مواد اولیه و فناوری به‌کاررفته در ساخت باتری، تعیین‌کننده عمر مفید و عملکرد کلی آن هستند. هر باتری دارای عمر مشخصی است که توسط سازنده تعیین می‌شود، اما عواملی مانند دما، شیوه نگهداری و تعداد چرخه‌های شارژ و دشارژ می‌توانند این مدت را تغییر دهند.

از مشخصات فنی کلیدی باتری‌های UPS می‌توان به ولتاژ و ظرفیت آن‌ها اشاره کرد. این باتری‌ها معمولاً با ولتاژ ۱۲ ولت ساخته می‌شوند، هرچند در برخی کاربردهای خاص، ولتاژهای ۲ یا ۶ ولت نیز به کار می‌روند. ظرفیت باتری که با واحد آمپر ساعت (Ah) سنجیده می‌شود، نشان‌دهنده میزان جریانی است که باتری می‌تواند در بازه زمانی مشخصی تأمین کند. در سیستم‌های UPS، اغلب چندین باتری با ظرفیت یکسان به‌صورت سری به هم متصل می‌شوند تا ولتاژ بیشتری تولید شود و برای افزایش مدت زمان پشتیبانی، چند رشته باتری به‌صورت موازی متصل می‌گردند تا ظرفیت کلی سیستم افزایش یابد.

باتری های مخابراتی

باتری‌های مخابراتی نقش کلیدی در تأمین انرژی سیستم‌های ارتباطی ایفا می‌کنند. این باتری‌ها برای ذخیره‌سازی انرژی طراحی شده‌اند تا در زمان قطعی برق اصلی، به‌عنوان منبع پشتیبانی وارد عمل شوند و عملکرد تجهیزات را بدونوقفه حفظ کنند. در واقع، آن‌ها جزء لاینفک سیستم‌های برق پشتیبان در مراکز مخابراتی به شمار می‌روند.

یکی از نیازهای اساسی باتری‌های مخابراتی، توانایی ارائه انرژی کافی برای تداوم فعالیت سیستم‌ها تا زمان فعال شدن منبع برق اضطراری جایگزین است. این ویژگی در زیرساخت‌های حساس ارتباطی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا هرگونه وقفه در تأمین برق می‌تواند به قطع ارتباطات و بروز مشکلات جدی در ارائه خدمات منجر شود.

این باتری‌ها علاوه بر توان خروجی مناسب، باید از نظر اندازه، دوام و مقاومت در برابر شرایط محیطی نیز استانداردهای بالایی داشته باشند. باتری‌های مخابراتی به‌گونه‌ای تولید می‌شوند که در شرایط آب‌وهوایی دشوار، از سرمای شدید گرفته تا گرمای زیاد، بدون کاهش کارایی عمل کنند. به همین دلیل، از نظر قدرت و پایداری، بسیار مقاوم‌تر از باتری‌های معمولی هستند و برای استفاده در محیط‌های صنعتی و حساس کاملاً مناسب‌اند.

باتری لیفتراک

لیفتراک‌های برقی مانند بسیاری از تجهیزات الکتریکی دیگر برای عملکرد خود به منبع تغذیه نیاز دارند. این منبع معمولاً یک باتری بزرگ است که در زیر صندلی اپراتور نصب می‌شود و انرژی لازم برای حرکت و عملکرد بخش‌های مختلف لیفتراک را تأمین می‌کند.
از آنجا که انرژی این لیفتراک‌ها از طریق باتری قابل شارژ تأمین می‌شود، به آن‌ها «لیفتراک شارژی» نیز گفته می‌شود. استفاده از این لیفتراک‌ها به دلیل عدم تولید آلاینده‌های زیست‌محیطی، صدای کم و هزینه نگهداری پایین، در محیط‌های بسته صنعتی و انبارها بسیار رایج است. انتخاب و نگهداری صحیح باتری نقش مهمی در کارایی و طول عمر این ماشین‌ها دارد.

باتری های نسل جدید

با توجه به افزایش وابستگی جوامع به انرژی الکتریکی، به‌ویژه در حوزه‌هایی مانند حمل‌ونقل برقی، مراکز داده، ذخیره‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر و تجهیزات پزشکی، نیاز به باتری‌هایی با ظرفیت بیشتر، عمر طولانی‌تر و زمان شارژ کوتاه‌تر روزبه‌روز بیشتر احساس می‌شود. این شرایط موجب شده محققان و شرکت‌های فناور توجه ویژه‌ای به توسعه نسل جدید باتری‌ها معطوف کنند تا محدودیت‌های انواع باتری‌های سنتی مانند سرب-اسیدی و لیتیوم-یونی رفع شود.

در این راستا، حداقل شش نوع فناوری باتری پیشرفته در مراحل تحقیق، توسعه یا آزمایش‌های میدانی قرار دارند. این فناوری‌ها شامل باتری‌های حالت جامد (Solid-state)، لیتیوم-گوگرد، لیتیوم-هوا، سدیم-یون، باتری‌های مبتنی بر فلزات چندظرفیتی مانند منیزیم و روی و همچنین باتری‌های فلوییدی (Flow batteries) هستند. هر فناوری مزایای ویژه خود را دارد؛ برای مثال، باتری‌های حالت جامد ایمنی بیشتری ارائه می‌دهند و در دماهای بالا پایدارترند، در حالی که باتری‌های سدیم-یون به دلیل در دسترس بودن منابع، گزینه‌ای اقتصادی‌تر برای تولید انبوه به شمار می‌روند.

با رشد این فناوری‌ها، پیش‌بینی می‌شود بسیاری از کاربردهای باتری‌های فعلی در آینده نزدیک با مدل‌های نوین جایگزین شوند. این تغییرات نه تنها امکان ذخیره انرژی در مقیاس‌های بزرگ‌تر را فراهم می‌کنند، بلکه به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و تحقق اهداف زیست‌محیطی نیز کمک شایانی خواهند کرد. از این رو، آشنایی با ویژگی‌ها و قابلیت‌های این نسل جدید باتری‌ها برای متخصصان صنایع مرتبط و سیاست‌گذاران حوزه انرژی اهمیت بالایی دارد.

باتری های opzs

باتری‌های OPzS نوعی باتری سرب-اسیدی ایستا (Stationary Lead-Acid) هستند که به‌طور ویژه برای کاربری‌های طولانی‌مدت و چرخه‌ای طراحی شده‌اند. این باتری‌ها دارای الکترولیت مایع و صفحات لوله‌ای (Tubular Plate) می‌باشند که مقاومت بالایی در برابر چرخه‌های شارژ و دشارژ مکرر ایجاد می‌کند.

ویژگی‌های اصلی باتری‌های OPzS:

• طول عمر بالا (معمولاً ۱۰ تا ۲۰ سال در شرایط استاندارد)
• مناسب برای دشارژ عمیق و عملکرد پایدار در طول زمان
• ظرفیت‌های متنوع برای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس‌های مختلف
• مقاومت بالا در برابر تغییرات دما و شرایط محیطی
• نیازمند نگهداری دوره‌ای به‌دلیل وجود الکترولیت مایع (بررسی سطح آب مقطر)

موارد کاربرد:

• سیستم‌های یو‌پی‌اس (UPS) و برق اضطراری
• نیروگاه‌های خورشیدی و بادی (ذخیره‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر)
• مراکز داده و مخابرات
• تجهیزات صنعتی و ایستگاه‌های برق

انواع باتری از نظر نوع ساخت

از منظر تولید، باتری‌ها بر اساس نوع فلز استفاده‌شده در کاتد به گروه‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. سه نمونه رایج این گروه‌ها عبارت‌اند از باتری‌های نیکل-کادمیوم، باتری‌های سربی و باتری‌های لیتیوم-یون. هر یک از این باتری‌ها با توجه به کاربرد، شرایط عملکرد و ویژگی‌های فنی خاص خود در صنایع گوناگون به کار گرفته می‌شوند.

آگاهی از این دسته‌بندی‌ها نقش مهمی در انتخاب باتری مناسب با نیاز کاربردی دارد و یکی از مراحل کلیدی در طراحی و بهره‌برداری از سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی محسوب می‌شود.

باتری های نیکل کادمیوم

باتری‌های نیکل-کادمیوم (Ni-Cd) نوعی باتری قابل شارژ هستند که در آن‌ها اکسید نیکل (III) به‌عنوان الکترود مثبت و کادمیوم فلزی به‌عنوان الکترود منفی به‌کار می‌رود. این ساختار باعث می‌شود این باتری‌ها در شرایط دشارژ شدید، عملکرد مطلوبی داشته باشند و ظرفیت نامی خود را به‌خوبی حفظ کنند. به همین سبب، Ni-Cd گزینه‌ای پرطرفدار برای کاربردهایی است که نیاز به تخلیه سریع و مداوم دارند.

با وجود اینکه باتری‌های نیکل-کادمیوم نسبت به بسیاری از باتری‌های مشابه، چرخه دشارژ طولانی‌تری دارند و در مصارف صنعتی عملکردی قابل اعتماد ارائه می‌دهند، اما نقاط ضعفی نیز دارند. از جمله این نقاط ضعف می‌توان به خوددشارژی بالا و هزینه بیشتر در مقایسه با باتری‌های سرب-اسیدی اشاره کرد. علاوه بر این، استفاده از هیدروکسید پتاسیم با غلظت بالا به‌عنوان الکترولیت و وجود کادمیوم به‌عنوان یک فلز سنگین، این باتری‌ها را از نظر زیست‌محیطی به محصولی نسبتاً پرریسک تبدیل کرده است.

در سال‌های اخیر، به دلیل نگرانی‌های زیست‌محیطی مرتبط با کادمیوم، تولید و استفاده از باتری‌های Ni-Cd کاهش یافته و باتری‌های لیتیوم-یونی و نیکل-هیدرید فلز به‌تدریج جای آن‌ها را گرفته‌اند. با این حال، این باتری‌ها همچنان در برخی کاربردهای خاص مانند جاروهای شارژی، تلفن‌های بی‌سیم، ابزارهای برقی قابل شارژ و اسباب‌بازی‌های کنترلی استفاده می‌شوند و معمولاً در اندازه‌های قلمی، نیم‌قلمی و سایز SC عرضه می‌گردند.

باتری های سربی  Lead

باتری‌های سربی اسیدی، به‌عنوان اولین باتری‌های قابل شارژ تجاری، همچنان کاربرد گسترده‌ای دارند. با اینکه سرب از مدت‌ها پیش شناخته شده بود، این باتری‌ها به دلیل قابلیت اطمینان بالا و هزینه تولید نسبتاً پایین، جایگاه ویژه‌ای در بازار دارند. این باتری‌ها می‌توانند حجم زیادی از انرژی را با هزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه تأمین کنند، و همین ویژگی آن‌ها را به گزینه‌ای مناسب برای استفاده در خودروها، خودروهای زمین گلف، لیفتراک‌ها، حمل‌ونقل دریایی و سیستم‌های برق بدون وقفه (UPS) تبدیل کرده است.

شبکه داخلی این باتری‌ها از آلیاژ سرب ساخته شده است، زیرا سرب خالص به‌تنهایی نرم بوده و نمی‌تواند وزن یا فشار وارده را تحمل کند. به همین منظور، فلزاتی مانند آنتیموان، کلسیم، قلع یا سلنیوم به سرب افزوده می‌شوند تا مقاومت مکانیکی آن افزایش یابد و عملکرد الکتریکی باتری بهبود پیدا کند.

باتری‌های سربی اسیدی، بر اساس نوع آلیاژ به‌کاررفته، معمولاً به دو نوع اصلی «سرب-آنتیموان» و «سرب-کلسیم» دسته‌بندی می‌شوند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. این تنوع در آلیاژها باعث می‌شود باتری‌ها در شرایط مختلف کاری، دوام و کارایی مناسبی ارائه دهند.

باتری های لیتیوم یون

باتری‌های لیتیومی با جابه‌جایی یون‌های لیتیوم بین دو الکترود کار می‌کنند و این ویژگی امکان شارژ دوباره آن‌ها را فراهم می‌سازد. این فناوری مدرن، عمر مفید باتری را افزایش داده و با کاهش نیاز به تعویض مکرر، به حفاظت از محیط زیست کمک می‌کند.

یکی از برجسته‌ترین خصوصیات باتری‌های لیتیومی، چگالی انرژی بالا در کنار وزن و حجم پایین است. این مزیت باعث شده که این باتری‌ها گزینه‌ای عالی برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل مانند گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها و لپ‌تاپ‌ها باشند، زیرا علاوه بر ظرفیت زیاد، وزن سبک و قابلیت شارژ سریع را نیز ارائه می‌دهند.

این باتری‌ها در انواع مختلفی مانند لیتیوم یونی (Li-ion)، لیتیوم پلیمری (Li-Po) و لیتیوم فسفات آهن (LiFePO4) ساخته می‌شوند. هر نوع از این باتری‌ها ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارد و بسته به نیاز، در صنایع گوناگونی از جمله خودروسازی، تجهیزات پزشکی، هوافضا و محصولات الکترونیکی مصرفی به کار می‌روند. از نظر محلول یا محیط قرارگیری پلیت یا کاتد‌های فلزی، به سه نوع زیر تقسیم‌بندی می‌شوند.

اسید Acid

باتری‌های اسید-سرب از پرکاربردترین باتری‌های قابل شارژ در صنایع مختلف هستند. این باتری‌ها به دلیل ظرفیت بالا، هزینه مقرون‌به‌صرفه و امکان شارژ دوباره، جایگاه مهمی در میان باتری‌های صنعتی دارند. ترکیب ساده و کارآمد سرب با اسید سولفوریک به‌عنوان الکترولیت، عملکرد قابل قبولی را در کاربردهایی با نیاز به توان بالا فراهم می‌کند.

این باتری‌ها در محصولات متنوعی از جمله خودروهای سواری، لیفتراک‌های صنعتی، وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم‌های تغذیه اضطراری دریایی به کار می‌روند.

دوام خوب، هزینه پایین و سهولت نگهداری از دلایل اصلی محبوبیت آن‌هاست، اگرچه وزن زیاد و تولید گازهای خورنده هنگام شارژ از نقاط ضعف این باتری‌ها به شمار می‌رود.

Gel

باتری ژل، که به نام “سلول ژل” نیز شناخته می‌شود، نوعی باتری سرب-اسیدی با فناوری تنظیم‌شده توسط سوپاپ (VRLA) است. این باتری‌ها در دسته باتری‌های سیلد یا بدون نیاز به نگهداری قرار می‌گیرند و با طراحی خاصی ساخته شده‌اند که در برابر نشت یا تبخیر الکترولیت بسیار مقاوم هستند.

برخلاف باتری‌های AGM که در آن‌ها از الیاف شیشه‌ای برای جذب اسید استفاده می‌شود، باتری‌های ژل از الکترولیتی با حالت ژل‌مانند بهره می‌برند. این ژل از ترکیب اسید سولفوریک با سیلیکا به دست می‌آید و به الکترولیت حالتی نیمه‌جامد می‌بخشد. این ویژگی باعث افزایش مقاومت باتری در برابر نشت اسید و تبخیر می‌شود.

به لطف ساختار منحصربه‌فردشان، باتری‌های ژل برای محیط‌هایی با تهویه محدود یا شرایط با لرزش بالا بسیار مناسب هستند. این باتری‌ها در صنایع خورشیدی، سیستم‌های مخابراتی، تجهیزات پزشکی، ویلچرهای برقی و قایق‌ها کاربرد گسترده‌ای دارند. عمر طولانی، ایمنی بالاتر و عملکرد پایدار از مهم‌ترین مزایای این نوع باتری‌ها به شمار می‌روند.

Fiber

باتری‌های الیافی، نسل نوینی از منابع انرژی هستند که با ضخامت بسیار نازک و انعطاف‌پذیری بالا طراحی شده‌اند. این باتری‌ها به شکلی تولید می‌شوند که می‌توان آن‌ها را مانند نخ در پارچه‌ها ادغام کرد و در ساخت لباس‌های هوشمند یا ابزارهای الکترونیکی پوشیدنی استفاده نمود.

محققان به‌تازگی موفق به توسعه باتری‌های لیتیوم-یونی قابل شارژی به شکل فیبرهای بلند شده‌اند. این فناوری جدید امکان یکپارچه‌سازی باتری‌ها در لباس‌ها را فراهم می‌کند و همچنین اجازه می‌دهد تا باتری‌های سه‌بعدی با اشکال متنوع تولید شوند، که این امر تحولی بزرگ در طراحی ابزارهای پوشیدنی ایجاد می‌کند.

آسیب های استفاده از باتری ها در جایی غیر از نوع کاربری مناسب

از نظر ولتاژ و میزان جریان الکتریسیته امکان استفاده از این نوع باتری‌ها در کاربری ‌های مختلف وجود دارد ولی آسیب‌هایی دارد که در اینجا به صورت موردی به آنها اشاره می‌شود:

   استفاده از انواع باتری‌های یو پی اس برای روشن کردن خودرو یا به منظور استارتر هر دستگاهی، موجب تضعیف سیستم محرکه خودرو و یا دستگاه مورد استفاده می‌شود . قدرت استارت زنی یک باتری یوپی اس 65 امپر حدود 70 درصد قدرت استارت زنی یک باتری خودرویی در همان آمپر می‌باشد. از طرفی استفاده از باتری یو پی اس برای روشن کردن خودرو مقرون به صرفه نیست.

در برخی موارد برخلاف کاربردهای رایج، از باتری‌های خودرویی برای ذخیره‌سازی جریان برق در سیستم‌های UPS استفاده می‌شود. از نظر فنی، این کار بلامانع است، اما به دلیل افزایش تعداد دفعات شارژ و دشارژ، عمر مفید باتری‌های خودرویی به‌مراتب کاهش می‌یابد. همچنین، به‌دلیل استفاده از پلیت‌های نازک‌تر در این نوع باتری‌ها نسبت به باتری‌های مخصوص UPS، عملکرد آن‌ها در ذخیره‌سازی جریان ضعیف‌تر بوده و در بلندمدت منجر به افت ولتاژ می‌شود.