باتری‌های قلمی سال‌ها است نیروبخش طیف وسیعی از لوازم الکترونیکی خانگی هستند و هرچند در این مدت از لحاظ ظاهری تغییر چندانی نکرده‌اند، اما تکنولوژی‌های به‌کاررفته در آن‌ها کاملا دگرگون شده است. این باتری‌ها که درواقع نوعی پیل خشک سیلندری هستند، در ابعاد مختلف تولید و به بازار عرضه می‌شوند.
۱
به گزارش جهانبین نیوز، باتری‌های سیلندری، به شکل آشنایی که امروزه آن‌ها را می‌شناسیم، اوایل قرن بیستم میلادی معرفی و روانه‌ی بازار شدند. در ابتدا استاندارد خاصی برای این باتری‌ها وجود نداشت و شرکت‌های سازنده‌ی باتری، باتری‌های سیلندری خود را در اندازه‌ی دلخواه تولید می‌کردند؛ تا اینکه سازمان‌های استاندارد از جمله مؤسسه‌ی ملی استاندارد آمریکا (ANSI)، در سال ۱۹۰۷ اولین استانداردها را برای ابعاد باتری‌های سیلندری وضع کردند. تعدادی از معروف‌ترین و متداول‌ترین ابعاد باتری‌های استاندارد را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.
استاندارد باتری‌های AA یا قلمی (که امروزه متداول‌ترین نوع باتری سیلندری در جهان به‌شمار می‌روند) در سال ۱۹۴۷ وضع شد؛ هرچند این باتری‌ها مدت‌ها قبل از استانداردسازی نیز به‌صورت گسترده تولید و استفاده می‌شدند.
باتری‌های AA حدود ۵ سانتی‌متر طول و ۱٫۳ سانتی‌متر قطر دارند. وزن باتری‌های قلمی بسته به نوع آن‌ها متغیر است و از ۱۵ گرم در باتری‌های لیتیومی تا ۳۱ گرم در باتری‌های نیکل-هیدرید فلزی می‌رسد. امروزه حدود ۶۰ درصد از باتری‌های آلکالاین فروخته‌شده در جهان از نوع AA هستند.
باتری‌های AAA ولتاژ یکسانی با باتری‌های AA دارند و به‌دلیل سایز کوچک‌تر، معمولا در دستگاه‌هایی استفاده می‌شوند که به‌دلیل محدودیت ابعاد، ضخامت و وزن نمی‌توانند از باتری‌های AA استفاده کنند. یک باتری AAA معمولا حدود یک‌سوم باتری AA مشابه خود ظرفیت دارد.
با پیشرفت تکنولوژی و بهینه شدن مصرف دستگاه‌های الکترونیکی و از طرفی افزایش یافتن ظرفیت باتری‌های AAA، بسیاری از دستگاه‌هایی که تا پیش از این از باتری‌های AA استفاده می‌کردند (مانند ریموت کنترل‌ها، کیبوردها، موس‌های بیسیم و ...) امروزه از باتری‌های کوچک‌تر AAA استفاده می‌کنند.
بین ۲۴ تا ۳۰ درصد از سهم بازار باتری‌های سیلندری استاندارد متعلق به باتری‌های AAA یا نیم‌قلمی است.
باتری‌های AAAA (بخوانید کوادروپل A) موارد مصرف بسیار کمتری نسبت به دیگر انواع باتری‌های سیلندری دارند و هرچند از سال ۲۰۱۰ به بعد اندکی به شهرت آن‌ها افزوده شده است؛ اما همچنان به‌سختی می‌توان آن‌ها را در فروشگاه‌های لوازم الکترونیکی پیدا کرد. از این نوع باتری‌ها بیشتر در دستگاه‌های کوچکی چون اشاره‌گرهای لیزری کوچک، ریموت دزدگیر ماشین، خودکارهای مجهز به لامپ LED، استایلوس‌ها و آمپلی‌فایرهای هدفون استفاده می‌شود.
باتری‌های C با طول ۵ و قطر ۲٫۶ سانتی‌متر معمولا در اسباب‌بازی‌های پرمصرف و چراغ‌قوه‌های دستی استفاده می‌شوند. در سال ۲۰۰۷، سهم بازار این نوع باتری‌ها به ۴ تا ۵ درصد می‌رسید. ولتاژ نامی باتری‌های C آلکالاین ۱٫۵ ولت است و ظرفیت آن‌ها تا ۸۰۰۰ میلی‌آمپر ساعت نیز می‌رسد؛ هرچند انواع قدیمی زینک-کربن معمولا ظرفیتی برابر با ۳۸۰۰ میلی‌آمپر ساعت دارند.
پیشینه‌ی باتری‌های سایز استاندارد C از باتری‌های AA و AAA قدیمی‌تر است و به دهه‌ی ۲۰ میلادی می‌رسد.
اتری‌های D معمولا در دستگاه‌های بسیار پرمصرف مانند چراغ قوه‌های قوی، رادیوها و ضبط صوت‌های بزرگ معروف به Boombox و دستگاه‌های دارای موتور الکتریکی استفاده می‌شوند. این باتری‌ها ۶٫۱ سانتی‌متر طول و ۳٫۳ سانتی‌متر قطر دارند و ظرفیت آن‌ها در برخی مدل‌های خاص به ۲۰ هزار میلی‌آمپر ساعت نیز می‌رسد.
جالب است بدانید باتری‌های سایز D قدیمی‌ترین باتری‌های سیلندری هستند که هنوز تولید می‌شوند. پیشینه‌ی این باتری‌ها به سال ۱۸۹۸ (قبل از استانداردسازی باتری‌های قلمی) می‌رسد. تا قبل از معرفی شدن دیگر انواع و ابعاد باتری‌های قلمی، باتری‌های D به «باتری چراق قوه» مشهور بودند. آمریکا بزرگ‌ترین بازار مصرف باتری‌های سایز D است؛ به‌طوری‌که سهم بازار این باتری‌ها در این کشور به ۸ درصد می‌رسد.
آشنایی با اصطلاحات مرتبط با باتری
میلی‌آمپر ساعت (mAh): ظرفیت باتری‌های قلمی معمولا با واحد «میلی‌آمپر ساعت» (mAh) نشان داده می‌شود. به بیان ساده، یک باتری ۲۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی می‌تواند به مدت ۱ ساعت جریانی به‌شدت ۲۰۰۰ میلی‌آمپر؛ یا به مدت ۱۰۰ ساعت جریانی ۲۰ میلی‌آمپری فراهم کند.
باید دقت داشت که آمپر ساعت و میلی‌آمپر ساعت واحدهای انرژی نیستند. برای به دست آوردن میزان انرژی ذخیره‌شده در باتری (با واحد وات-ساعت) باید ظرفیت آن (با واحد میلی‌آمپر ساعت) را در ولتاژ باتری ضرب کرد. البته همان‌طور که در ادامه توضیح خواهیم داد، به‌دلیل متغیر بودن ولتاژ باتری‌های قلمی، با استفاده از این روش نیز عدد دقیقی از میزان انرژی ذخیره‌شده در باتری به دست نخواهد آمد.
وات-ساعت (Wh): هرچند از واحد وات-ساعت کمتر برای مشخص کردن ظرفیت باتری‌های قلمی استفاده می‌شود، اما این واحد معیار دقیق‌تری برای مقایسه‌ی ظرفیت باتری‌های مختلف است. برای مثال انرژی ذخیره‌شده در دو باتری با ظرفیت یکسان ۲۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی ممکن است با هم متفاوت باشد؛ چرا که ولتاژ همه‌ی باتری‌های قلمی با هم برابر نیست.
به‌عنوان نمونه، بیشتر باتری‌های قلمی ۱٫۲ ولتی هستند؛ درحالی‌که باتری‌های قلمی لیتیومی ۱٫۵ ولتی نیز در بازار وجود دارند. بنابراین یک باتری قلمی ۲۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی لیتیومی، تقریبا ۳ وات-ساعت انرژی دارد (۱٫۵V*۲۰۰۰mAh)؛ درحالی‌که انرژی یک باتری قلمی ۲۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی معمولی تنها به ۲٫۴ وات-ساعت می‌رسد (۱٫۲V*۲۰۰۰mAh).
اما ازآنجایی‌که ولتاژ باتری‌های قلمی در طول عمرشان ثابت نیست و باتوجه به میزان شارژ باقی‌مانده تغییر می‌کند (برای نمونه جدول ولتاژ باتری‌های آلکالاین را در ادامه ببینید)، به‌راحتی نمی‌توان با ضرب کردن ولتاژ در ظرفیت، مقدار انرژی ذخیره‌شده در باتری را محاسبه کرد.
چگالی انرژی: به میزان انرژی ذخیره‌شده در واحد حجم «چگالی انرژی» گفته می‌شود. اگرچه گاهی از این عبارت برای اشاره به انرژی ذخیره‌شده در واحد جرم نیز استفاده می‌شود؛ اما باید توجه داشت که اصطلاح دقیق‌تر برای چنین منظوری «انرژی ویژه» (Specific Energy) است. در ادامه جدول چگالی انرژی تعدادی از انواع باتری‌های متداول را مشاهده می‌کنید.
اثر حافظه (Memory Effect): اثر حافظه پدیده‌ای است که در آن درصورت شارژ کردن باتری نیمه‌پر، ظرفیت آن به‌طور تدریجی کاهش پیدا می‌کند. برای مثال اگر باتری خود را با داشتن ۲۵ درصد شارژ مجددا شارژ کنید، پس از چند سیکل باتری بازه‌ی شارژ «۲۵ تا ۱۰۰ درصد» را به‌عنوان بازه‌ی «صفر تا ۱۰۰ درصد» در نظر می‌گیرد و عملا ۲۵ درصد از ظرفیت خود را از دست می‌دهد. در چنین حالتی به اصطلاح گفته می‌شود باتری نقطه‌ی شارژ شدن را به‌عنوان شارژ صفر «به یاد می‌آورد» یا اینکه ظرفیت قدیمی خود را «فراموش می‌کند».
تنها باتری‌های شارژی نیکل-کادمیوم (NiCd) و نیکل-هیدرید فلز (NiMH) تحت تأثیر این پدیده قرار می‌گیرند و دیگر انواع باتری (ازجمله باتری‌های لیتیوم‌یونی که در تلفن‌های هوشمند و لپ‌تاپّا استفاده می‌شوند) دربرابر آن مصون هستند. می‌توان تأثیر این پدیده روی باتری را با چند سیکل شارژ و دشارژ کامل، تا حدودی برطرف کرد.
باتری‌های غیر شارژی
بیش از ۹۰ درصد باتری‌های قلمی جهان از نوع غیر شارژی هستند
باتری‌های غیر شارژی یا یک‌بار مصرف که با نام «سلول‌های اولیه» (Primary Cell) نیز شناخته می‌شوند، پس از یک بار استفاده دیگر قابلیت شارژ شدن و استفاده‌ی مجدد ندارند.
دلیل اینکه این باتری‌ها را نمی‌توان شارژ کرد، بازگشت‌ناپذیر بودن واکنش شیمیایی تولیدکننده‌ی الکتریسیته در آن‌ها است. باتری‌های غیر شارژی ۹۰ درصد از بازار ۵۰ میلیارد دلاری باتری را به خود اختصاص داده‌اند و هر سال حدود ۱۵ میلیارد عدد از آن‌ها تولید و روانه‌ی بازار می‌شود.
باتری‌های روی-کربن (Zinc–Carbon) قدیمی‌ترین باتری‌های خشک هستند که به تولید انبوه تجاری رسیدند. این باتری‌ها برای اولین‌بار در اوایل قرن بیستم میلادی عرضه شدند و اولین چراغ قوه‌های الکتریکی توسط آن‌ها روشن می‌شدند. باتری‌های روی-کربن غیر قابل شارژ هستند و ظرفیت آن‌ها در سایز AA حدود ۴۰۰ تا ۹۰۰ میلی‌آمپر است. اگرچه این ظرفیت در مقایسه با دیگر انواع باتری ممکن است بسیار کم به نظر برسد؛ اما جالب است بدانید باتری‌های روی-کربن امروزی نسبت به نسخه‌های اولیه‌ای که بیش از ۱۰۰ سال پیش عرضه می‌شدند، ۴ برابر ظرفیت بیشتری دارند.
بدنه‌ی باتری‌های روی-کربن از جنس فلز روی است و درون آن از خمیر آمونیوم کلرید (NH4Cl) یا زینک کلرید (ZnCl2) به‌عنوان الکترولیت استفاده می‌شود. از آنجایی که بسیاری از فلزات متداول در تماس با الکترولیتِ نمکی به‌سرعت دچار خوردگی می‌شوند، الکترود مثبت این باتری‌ها از جنس کربن ساخته می‌شود.
دمای بالا به باتری‌های روی-کربن آسیب می‌زند و به‌همین دلیل سازندگان باتری توصیه می‌کنند آن‌ها را در دمای اتاق نگه دارید. هرچند می‌توان باتری‌های روی-کربن را برای مدت زیادی به‌صورت منجمد نگه‌داری کرد؛ اما قبل از استفاده‌ی مجدد باید آن‌ها را به دمای اتاق برساند.
به‌طور کلی باتری‌های روی-کربن را نمی‌توان برای مدت زیادی انبار کرد؛ چرا که آمونیوم کلرید درون باتری با فلز روی (که بدنه‌ی باتری را تشکیل داده است) واکنش می‌دهد و رفته‌رفته با کاهش یافتن ضخامت بدنه، الکترولیت به بیرون نشت می‌کند.
امروزه حدود ۲۰ درصد از باتری‌های دنیا از نوع روی-کربن هستند؛ هرچند این میزان در کشورهای پیشرفته‌ای چون ژاپن تنها به ۶ درصد می‌رسد. باتری‌های روی-کربن برای محیط زیست خطرناک‌اند و پس از استفاده نباید همراه‌با سایر ضایعات خانگی دفع شوند.
باتری‌های آلکالاین (Alkaline) یا قلیایی نوع دیگری از باتری‌های غیر قابل شارژ هستند که انرژی خود را از واکنش بین روی و دی‌اکسید منگنز (Zn/MnO2) تأمین می‌کنند. البته نوعی از باتری‌های آلکالاین با قابلیت شارژ مجدد نیز وجود دارد؛ اما به اندازه‌ی دیگر انواع باتری‌های شارژی متدوال نیست.
در مقایسه با باتری‌های روی-کربن، باتری‌های آلکالاین چگالی انرژی بالاتر (بین ۳ تا ۵ برابر بیشتر) و عمر قفسه‌ی طولانی‌تری دارند.
باتری‌های لیتیومی (با باتری‌های شارژی لیتیوم یونی و لیتیوم پلیمر اشتباه گرفته نشود) یکی از جدیدترین انواع باتری‌های غیر قابل شارژ هستند. در این باتری‌ها معمولا از لیتیوم به‌عنوان آند و منگنز دی‌اکسید به‌عنوان کاتد استفاده می‌شود.
ظرفیت باتری‌های لیتیومی تقریبا سه برابر بیشتر از باتری‌های آلکالاین مشابه خود است و به‌دلیل عمر قفسه‌ی بسیار بالا (حدود ۱۵ سال) معمولا در دستگاه‌هایی که مصرف کمی دارند و مدت زمان زیادی باید به‌صورت مداوم کار کنند (مانند ساعت‌های دیواری) از آن‌ها استفاده می‌شود.
استفاده از این باتری‌ها در دستگاه‌های پرمصرف مانند اسباب بازی‌ها، به‌دلیل قیمت بالا و غیرقابل شارژ بودن، هیچگونه توجیه اقتصادی ندارد.
باتوجه به ظرفیت بالای این باتری‌ها می‌توان در دستگاه‌هایی که به‌طور معمول استفاده از باتری آلکالاین برای آن‌ها توصیه می‌شود، از باتری‌های لیتیومی استفاده کرد و انتظار عملکرد بهتر و طولانی‌تری داشت؛ اما به دلیل ولتاژ معمولا بالاتر، استفاده از آن‌ها در دستگاه‌هایی که به‌صورت سنتی از باتری‌های روی-کربن استفاده می‌کنند توصیه نمی‌شود.
در مقایسه با دیگر انواع باتری، می‌توان از باتری‌های لیتیومی جریان الکتریکی به‌مراتب بیشتری دریافت کرد. این قابلیت برای دستگاه‌هایی که به جریان بالایی احتیاج دارند ایده‌آل است؛ اما در صورت اتصال کوتاه، گرمای فوق‌العاده زیادی ایجاد خواهد شد که ممکن است به منفجر شدن باتری منجر شود.
میزان محبوبیت باتری‌های لیتیومی در سطح جهان بسیار متفاوت است؛ به‌طوری‌که سهم آن‌ها از بازار باتری‌های غیر شارژی در ژاپن ۲۸ درصد و در اتحادیه‌ی اروپا تنها ۰٫۵ درصد است.
از آنجایی که باتری‌های لیتیومی مانند باتری‌های آلکالاین فاقد مواد سمی هستند، می‌توان آن‌ها را مانند ضایعات متداول خانگی دفع کرد؛ هرچند همچنان توصیه می‌شود این نوع باتری‌ها را مانند دیگر انواع باتری بازیافت کنید.
استاندارد باتری‌های AA یا قلمی (که امروزه متداول‌ترین نوع باتری سیلندری در جهان به‌شمار می‌روند) در سال ۱۹۴۷ وضع شد؛ هرچند این باتری‌ها مدت‌ها قبل از استانداردسازی نیز به‌صورت گسترده تولید و استفاده می‌شدند.
باتری‌های AA حدود ۵ سانتی‌متر طول و ۱٫۳ سانتی‌متر قطر دارند. وزن باتری‌های قلمی بسته به نوع آن‌ها متغیر است و از ۱۵ گرم در باتری‌های لیتیومی تا ۳۱ گرم در باتری‌های نیکل-هیدرید فلزی می‌رسد. امروزه حدود ۶۰ درصد از باتری‌های آلکالاین فروخته‌شده در جهان از نوع AA هستند.
باتری‌های AAA ولتاژ یکسانی با باتری‌های AA دارند و به‌دلیل سایز کوچک‌تر، معمولا در دستگاه‌هایی استفاده می‌شوند که به‌دلیل محدودیت ابعاد، ضخامت و وزن نمی‌توانند از باتری‌های AA استفاده کنند. یک باتری AAA معمولا حدود یک‌سوم باتری AA مشابه خود ظرفیت دارد.
با پیشرفت تکنولوژی و بهینه شدن مصرف دستگاه‌های الکترونیکی و از طرفی افزایش یافتن ظرفیت باتری‌های AAA، بسیاری از دستگاه‌هایی که تا پیش از این از باتری‌های AA استفاده می‌کردند (مانند ریموت کنترل‌ها، کیبوردها، موس‌های بیسیم و ...) امروزه از باتری‌های کوچک‌تر AAA استفاده می‌کنند.
بین ۲۴ تا ۳۰ درصد از سهم بازار باتری‌های سیلندری استاندارد متعلق به باتری‌های AAA یا نیم‌قلمی است.
باتری‌های AAAA (بخوانید کوادروپل A) موارد مصرف بسیار کمتری نسبت به دیگر انواع باتری‌های سیلندری دارند و هرچند از سال ۲۰۱۰ به بعد اندکی به شهرت آن‌ها افزوده شده است؛ اما همچنان به‌سختی می‌توان آن‌ها را در فروشگاه‌های لوازم الکترونیکی پیدا کرد. از این نوع باتری‌ها بیشتر در دستگاه‌های کوچکی چون اشاره‌گرهای لیزری کوچک، ریموت دزدگیر ماشین، خودکارهای مجهز به لامپ LED، استایلوس‌ها و آمپلی‌فایرهای هدفون استفاده می‌شود.
باتری‌های C با طول ۵ و قطر ۲٫۶ سانتی‌متر معمولا در اسباب‌بازی‌های پرمصرف و چراغ‌قوه‌های دستی استفاده می‌شوند. در سال ۲۰۰۷، سهم بازار این نوع باتری‌ها به ۴ تا ۵ درصد می‌رسید. ولتاژ نامی باتری‌های C آلکالاین ۱٫۵ ولت است و ظرفیت آن‌ها تا ۸۰۰۰ میلی‌آمپر ساعت نیز می‌رسد؛ هرچند انواع قدیمی زینک-کربن معمولا ظرفیتی برابر با ۳۸۰۰ میلی‌آمپر ساعت دارند.
پیشینه‌ی باتری‌های سایز استاندارد C از باتری‌های AA و AAA قدیمی‌تر است و به دهه‌ی ۲۰ میلادی می‌رسد.
اتری‌های D معمولا در دستگاه‌های بسیار پرمصرف مانند چراغ قوه‌های قوی، رادیوها و ضبط صوت‌های بزرگ معروف به Boombox و دستگاه‌های دارای موتور الکتریکی استفاده می‌شوند. این باتری‌ها ۶٫۱ سانتی‌متر طول و ۳٫۳ سانتی‌متر قطر دارند و ظرفیت آن‌ها در برخی مدل‌های خاص به ۲۰ هزار میلی‌آمپر ساعت نیز می‌رسد.
جالب است بدانید باتری‌های سایز D قدیمی‌ترین باتری‌های سیلندری هستند که هنوز تولید می‌شوند. پیشینه‌ی این باتری‌ها به سال ۱۸۹۸ (قبل از استانداردسازی باتری‌های قلمی) می‌رسد. تا قبل از معرفی شدن دیگر انواع و ابعاد باتری‌های قلمی، باتری‌های D به «باتری چراق قوه» مشهور بودند. آمریکا بزرگ‌ترین بازار مصرف باتری‌های سایز D است؛ به‌طوری‌که سهم بازار این باتری‌ها در این کشور به ۸ درصد می‌رسد.
آشنایی با اصطلاحات مرتبط با باتری
میلی‌آمپر ساعت (mAh): ظرفیت باتری‌های قلمی معمولا با واحد «میلی‌آمپر ساعت» (mAh) نشان داده می‌شود. به بیان ساده، یک باتری ۲۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی می‌تواند به مدت ۱ ساعت جریانی به‌شدت ۲۰۰۰ میلی‌آمپر؛ یا به مدت ۱۰۰ ساعت جریانی ۲۰ میلی‌آمپری فراهم کند.
باید دقت داشت که آمپر ساعت و میلی‌آمپر ساعت واحدهای انرژی نیستند. برای به دست آوردن میزان انرژی ذخیره‌شده در باتری (با واحد وات-ساعت) باید ظرفیت آن (با واحد میلی‌آمپر ساعت) را در ولتاژ باتری ضرب کرد. البته همان‌طور که در ادامه توضیح خواهیم داد، به‌دلیل متغیر بودن ولتاژ باتری‌های قلمی، با استفاده از این روش نیز عدد دقیقی از میزان انرژی ذخیره‌شده در باتری به دست نخواهد آمد.
وات-ساعت (Wh): هرچند از واحد وات-ساعت کمتر برای مشخص کردن ظرفیت باتری‌های قلمی استفاده می‌شود، اما این واحد معیار دقیق‌تری برای مقایسه‌ی ظرفیت باتری‌های مختلف است. برای مثال انرژی ذخیره‌شده در دو باتری با ظرفیت یکسان ۲۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی ممکن است با هم متفاوت باشد؛ چرا که ولتاژ همه‌ی باتری‌های قلمی با هم برابر نیست.
به‌عنوان نمونه، بیشتر باتری‌های قلمی ۱٫۲ ولتی هستند؛ درحالی‌که باتری‌های قلمی لیتیومی ۱٫۵ ولتی نیز در بازار وجود دارند. بنابراین یک باتری قلمی ۲۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی لیتیومی، تقریبا ۳ وات-ساعت انرژی دارد (۱٫۵V*۲۰۰۰mAh)؛ درحالی‌که انرژی یک باتری قلمی ۲۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی معمولی تنها به ۲٫۴ وات-ساعت می‌رسد (۱٫۲V*۲۰۰۰mAh).
اما ازآنجایی‌که ولتاژ باتری‌های قلمی در طول عمرشان ثابت نیست و باتوجه به میزان شارژ باقی‌مانده تغییر می‌کند (برای نمونه جدول ولتاژ باتری‌های آلکالاین را در ادامه ببینید)، به‌راحتی نمی‌توان با ضرب کردن ولتاژ در ظرفیت، مقدار انرژی ذخیره‌شده در باتری را محاسبه کرد.
چگالی انرژی: به میزان انرژی ذخیره‌شده در واحد حجم «چگالی انرژی» گفته می‌شود. اگرچه گاهی از این عبارت برای اشاره به انرژی ذخیره‌شده در واحد جرم نیز استفاده می‌شود؛ اما باید توجه داشت که اصطلاح دقیق‌تر برای چنین منظوری «انرژی ویژه» (Specific Energy) است. در ادامه جدول چگالی انرژی تعدادی از انواع باتری‌های متداول را مشاهده می‌کنید.
اثر حافظه (Memory Effect): اثر حافظه پدیده‌ای است که در آن درصورت شارژ کردن باتری نیمه‌پر، ظرفیت آن به‌طور تدریجی کاهش پیدا می‌کند. برای مثال اگر باتری خود را با داشتن ۲۵ درصد شارژ مجددا شارژ کنید، پس از چند سیکل باتری بازه‌ی شارژ «۲۵ تا ۱۰۰ درصد» را به‌عنوان بازه‌ی «صفر تا ۱۰۰ درصد» در نظر می‌گیرد و عملا ۲۵ درصد از ظرفیت خود را از دست می‌دهد. در چنین حالتی به اصطلاح گفته می‌شود باتری نقطه‌ی شارژ شدن را به‌عنوان شارژ صفر «به یاد می‌آورد» یا اینکه ظرفیت قدیمی خود را «فراموش می‌کند».
تنها باتری‌های شارژی نیکل-کادمیوم (NiCd) و نیکل-هیدرید فلز (NiMH) تحت تأثیر این پدیده قرار می‌گیرند و دیگر انواع باتری (ازجمله باتری‌های لیتیوم‌یونی که در تلفن‌های هوشمند و لپ‌تاپّا استفاده می‌شوند) دربرابر آن مصون هستند. می‌توان تأثیر این پدیده روی باتری را با چند سیکل شارژ و دشارژ کامل، تا حدودی برطرف کرد.
باتری‌های غیر شارژی
بیش از ۹۰ درصد باتری‌های قلمی جهان از نوع غیر شارژی هستند
باتری‌های غیر شارژی یا یک‌بار مصرف که با نام «سلول‌های اولیه» (Primary Cell) نیز شناخته می‌شوند، پس از یک بار استفاده دیگر قابلیت شارژ شدن و استفاده‌ی مجدد ندارند.
دلیل اینکه این باتری‌ها را نمی‌توان شارژ کرد، بازگشت‌ناپذیر بودن واکنش شیمیایی تولیدکننده‌ی الکتریسیته در آن‌ها است. باتری‌های غیر شارژی ۹۰ درصد از بازار ۵۰ میلیارد دلاری باتری را به خود اختصاص داده‌اند و هر سال حدود ۱۵ میلیارد عدد از آن‌ها تولید و روانه‌ی بازار می‌شود.
باتری‌های روی-کربن (Zinc–Carbon) قدیمی‌ترین باتری‌های خشک هستند که به تولید انبوه تجاری رسیدند. این باتری‌ها برای اولین‌بار در اوایل قرن بیستم میلادی عرضه شدند و اولین چراغ قوه‌های الکتریکی توسط آن‌ها روشن می‌شدند. باتری‌های روی-کربن غیر قابل شارژ هستند و ظرفیت آن‌ها در سایز AA حدود ۴۰۰ تا ۹۰۰ میلی‌آمپر است. اگرچه این ظرفیت در مقایسه با دیگر انواع باتری ممکن است بسیار کم به نظر برسد؛ اما جالب است بدانید باتری‌های روی-کربن امروزی نسبت به نسخه‌های اولیه‌ای که بیش از ۱۰۰ سال پیش عرضه می‌شدند، ۴ برابر ظرفیت بیشتری دارند.
بدنه‌ی باتری‌های روی-کربن از جنس فلز روی است و درون آن از خمیر آمونیوم کلرید (NH4Cl) یا زینک کلرید (ZnCl2) به‌عنوان الکترولیت استفاده می‌شود. از آنجایی که بسیاری از فلزات متداول در تماس با الکترولیتِ نمکی به‌سرعت دچار خوردگی می‌شوند، الکترود مثبت این باتری‌ها از جنس کربن ساخته می‌شود.
دمای بالا به باتری‌های روی-کربن آسیب می‌زند و به‌همین دلیل سازندگان باتری توصیه می‌کنند آن‌ها را در دمای اتاق نگه دارید. هرچند می‌توان باتری‌های روی-کربن را برای مدت زیادی به‌صورت منجمد نگه‌داری کرد؛ اما قبل از استفاده‌ی مجدد باید آن‌ها را به دمای اتاق برساند.
به‌طور کلی باتری‌های روی-کربن را نمی‌توان برای مدت زیادی انبار کرد؛ چرا که آمونیوم کلرید درون باتری با فلز روی (که بدنه‌ی باتری را تشکیل داده است) واکنش می‌دهد و رفته‌رفته با کاهش یافتن ضخامت بدنه، الکترولیت به بیرون نشت می‌کند.
امروزه حدود ۲۰ درصد از باتری‌های دنیا از نوع روی-کربن هستند؛ هرچند این میزان در کشورهای پیشرفته‌ای چون ژاپن تنها به ۶ درصد می‌رسد. باتری‌های روی-کربن برای محیط زیست خطرناک‌اند و پس از استفاده نباید همراه‌با سایر ضایعات خانگی دفع شوند.
باتری‌های آلکالاین (Alkaline) یا قلیایی نوع دیگری از باتری‌های غیر قابل شارژ هستند که انرژی خود را از واکنش بین روی و دی‌اکسید منگنز (Zn/MnO2) تأمین می‌کنند. البته نوعی از باتری‌های آلکالاین با قابلیت شارژ مجدد نیز وجود دارد؛ اما به اندازه‌ی دیگر انواع باتری‌های شارژی متدوال نیست.
در مقایسه با باتری‌های روی-کربن، باتری‌های آلکالاین چگالی انرژی بالاتر (بین ۳ تا ۵ برابر بیشتر) و عمر قفسه‌ی طولانی‌تری دارند.
باتری‌های لیتیومی (با باتری‌های شارژی لیتیوم یونی و لیتیوم پلیمر اشتباه گرفته نشود) یکی از جدیدترین انواع باتری‌های غیر قابل شارژ هستند. در این باتری‌ها معمولا از لیتیوم به‌عنوان آند و منگنز دی‌اکسید به‌عنوان کاتد استفاده می‌شود.
ظرفیت باتری‌های لیتیومی تقریبا سه برابر بیشتر از باتری‌های آلکالاین مشابه خود است و به‌دلیل عمر قفسه‌ی بسیار بالا (حدود ۱۵ سال) معمولا در دستگاه‌هایی که مصرف کمی دارند و مدت زمان زیادی باید به‌صورت مداوم کار کنند (مانند ساعت‌های دیواری) از آن‌ها استفاده می‌شود.
استفاده از این باتری‌ها در دستگاه‌های پرمصرف مانند اسباب بازی‌ها، به‌دلیل قیمت بالا و غیرقابل شارژ بودن، هیچگونه توجیه اقتصادی ندارد.
باتوجه به ظرفیت بالای این باتری‌ها می‌توان در دستگاه‌هایی که به‌طور معمول استفاده از باتری آلکالاین برای آن‌ها توصیه می‌شود، از باتری‌های لیتیومی استفاده کرد و انتظار عملکرد بهتر و طولانی‌تری داشت؛ اما به دلیل ولتاژ معمولا بالاتر، استفاده از آن‌ها در دستگاه‌هایی که به‌صورت سنتی از باتری‌های روی-کربن استفاده می‌کنند توصیه نمی‌شود.
در مقایسه با دیگر انواع باتری، می‌توان از باتری‌های لیتیومی جریان الکتریکی به‌مراتب بیشتری دریافت کرد. این قابلیت برای دستگاه‌هایی که به جریان بالایی احتیاج دارند ایده‌آل است؛ اما در صورت اتصال کوتاه، گرمای فوق‌العاده زیادی ایجاد خواهد شد که ممکن است به منفجر شدن باتری منجر شود.
میزان محبوبیت باتری‌های لیتیومی در سطح جهان بسیار متفاوت است؛ به‌طوری‌که سهم آن‌ها از بازار باتری‌های غیر شارژی در ژاپن ۲۸ درصد و در اتحادیه‌ی اروپا تنها ۰٫۵ درصد است.
از آنجایی که باتری‌های لیتیومی مانند باتری‌های آلکالاین فاقد مواد سمی هستند، می‌توان آن‌ها را مانند ضایعات متداول خانگی دفع کرد؛ هرچند همچنان توصیه می‌شود این نوع باتری‌ها را مانند دیگر انواع باتری بازیافت کنید.
باتری‌های شارژی
باتری‌های با قابلیت شارژ مجدد یا «سلول‌های ثانویه» (Secondary Cell) که در بازار بیشتر با نام «باتری شارژی» شناخته می‌شوند، باتری‌هایی هستند که می‌توان چندین بار انرژی الکتریکی ذخیره‌شده در آن‌ها را استفاده و مجددا آن را پر کرد.
فرایند شارژ در این باتری‌ها به‌گونه‌ای است که الکترود فعال مثبت با اکسید شدن، الکترون تولید می‌کند و الکترود منفی با دریافت الکترون کاهش (Redox) می‌یابد و دراین‌میان الکترولیت نقش بافر بین دو الکترود را بازی می‌کند.
اولین مدل باتری‌های شارژی «نرخ خالی شدن شارژ» بسیار بالایی داشتند؛ به‌طوری‌که پیش از اینکه به دست مشتری برسند، روی قفسه‌ی فروشگاه تمام شارژ آن‌ها خالی می‌شد و کاربران قبل از اولین استفاده مجبور بودند آن‌ها را ابتدا شارژ کنند. اما باتری‌های شارژی امروزی معمولا نرخ خالی شدن شارژ بسیار کمتری دارند.
علاوه‌بر قابلیت استفاده‌ی مجدد، از جمله مهم‌ترین مزایای باتری‌های شارژی نسبت به باتری‌های یک‌بار مصرف می‌توان به ولتاژ نسبتا ثابت آن‌ها در طول مدت شارژدهی اشاره کرد.
همچنین با اینکه قیمت اولیه‌ی باتری‌های شارژی معمولا بسیار گران‌تر از باتری‌های غیر شارژی است؛ اما باتوجه‌به قابلیت شارژ مجدد، هزینه‌ی کلی آن‌ها در درازمدت به‌مراتب از باتری‌های غیر شارژی ارزان‌تر تمام می‌شود.
فرایند شارژ در این باتری‌ها به‌گونه‌ای است که الکترود فعال مثبت با اکسید شدن، الکترون تولید می‌کند و الکترود منفی با دریافت الکترون کاهش (Redox) می‌یابد و دراین‌میان الکترولیت نقش بافر بین دو الکترود را بازی می‌کند.
اولین مدل باتری‌های شارژی «نرخ خالی شدن شارژ» بسیار بالایی داشتند؛ به‌طوری‌که پیش از اینکه به دست مشتری برسند، روی قفسه‌ی فروشگاه تمام شارژ آن‌ها خالی می‌شد و کاربران قبل از اولین استفاده مجبور بودند آن‌ها را ابتدا شارژ کنند. اما باتری‌های شارژی امروزی معمولا نرخ خالی شدن شارژ بسیار کمتری دارند.
علاوه‌بر قابلیت استفاده‌ی مجدد، از جمله مهم‌ترین مزایای باتری‌های شارژی نسبت به باتری‌های یک‌بار مصرف می‌توان به ولتاژ نسبتا ثابت آن‌ها در طول مدت شارژدهی اشاره کرد.
همچنین با اینکه قیمت اولیه‌ی باتری‌های شارژی معمولا بسیار گران‌تر از باتری‌های غیر شارژی است؛ اما باتوجه‌به قابلیت شارژ مجدد، هزینه‌ی کلی آن‌ها در درازمدت به‌مراتب از باتری‌های غیر شارژی ارزان‌تر تمام می‌شود.
بهترین فناوری باتری شارژی قلمی
باتوجه به آنچه گفته شد، هنگامی که بحث انتخاب بین باتری‌های شارژی قلمی در میان باشد، باتری‌های NiMH نه‌تنها بهترین، بلکه تقریبا تنها گزینه هستند. به احتمال زیاد به‌جز باتری‌های NiMH هیچ‌کدام از باتری‌هایی را که در بالا به آن‌ها اشاره شد در بازار پیدا نخواهید کرد.
با مشخص شدن پاسخ به این سؤال که کدام فناوری باتری شارژی از سایر بهتر است، حال دو پرسش جدید به وجود می‌آید. اینکه «چه موقع به‌جای باتری معمولی از باتری شارژی استفاده کنیم؟» و «کدام باتری NiMH از سایر بهتر است؟»
پاسخ به پرسش اول به عوامل زیادی بستگی دارد؛ اما به‌طور کلی از لحاظ «اقتصادی» توصیه می‌شود برای دستگاه‌های کم‌مصرف از باتری‌های غیر شارژی و در دستگاه‌های پرمصرف از باتری‌های شارژی استفاده کنید.
برای مثال، ساعت دیواری یا ریموت کنترل تلویزیون را درنظر بگیرید. ازآنجایی که این دستگاه‌ها معمولا سالی یک بار نیاز به تعویض باتری دارند، می‌توان از باتری‌های قلمی معمولی با قیمت ۱۰۰۰ تومان یا کمتر در آن‌ها استفاده کرد. درصورتی‌که از یک باتری شارژی ۲۰ هزارتومانی در چنین دستگاهی استفاده کنید، ممکن است بیشتر از ۲۰ سال طول بکشد تا خرید شما توجیه اقتصادی پیدا کند؛ هرچند از لحاظ «زیست‌محیطی» استفاده‌ی چندباره از یک باتری شارژی همچنان بهتر از دور انداختن ۲۰ باتری یک‌بارمصرف است.
اما در دستگاه‌های پرمصرف مانند دوربین دیجیتال، دسته‌ی بازی و اسباب‌بازی‌های پرمصرف، استفاده از باتری‌های غیر شارژی نه توجیه اقتصادی دارد و نه زیست‌محیطی
با مشخص شدن پاسخ به این سؤال که کدام فناوری باتری شارژی از سایر بهتر است، حال دو پرسش جدید به وجود می‌آید. اینکه «چه موقع به‌جای باتری معمولی از باتری شارژی استفاده کنیم؟» و «کدام باتری NiMH از سایر بهتر است؟»
پاسخ به پرسش اول به عوامل زیادی بستگی دارد؛ اما به‌طور کلی از لحاظ «اقتصادی» توصیه می‌شود برای دستگاه‌های کم‌مصرف از باتری‌های غیر شارژی و در دستگاه‌های پرمصرف از باتری‌های شارژی استفاده کنید.
برای مثال، ساعت دیواری یا ریموت کنترل تلویزیون را درنظر بگیرید. ازآنجایی که این دستگاه‌ها معمولا سالی یک بار نیاز به تعویض باتری دارند، می‌توان از باتری‌های قلمی معمولی با قیمت ۱۰۰۰ تومان یا کمتر در آن‌ها استفاده کرد. درصورتی‌که از یک باتری شارژی ۲۰ هزارتومانی در چنین دستگاهی استفاده کنید، ممکن است بیشتر از ۲۰ سال طول بکشد تا خرید شما توجیه اقتصادی پیدا کند؛ هرچند از لحاظ «زیست‌محیطی» استفاده‌ی چندباره از یک باتری شارژی همچنان بهتر از دور انداختن ۲۰ باتری یک‌بارمصرف است.
اما در دستگاه‌های پرمصرف مانند دوربین دیجیتال، دسته‌ی بازی و اسباب‌بازی‌های پرمصرف، استفاده از باتری‌های غیر شارژی نه توجیه اقتصادی دارد و نه زیست‌محیطی
کدام باتری شارژی NiMH از سایر بهتر است؟
پاسخ به این سؤال نیز بستگی به مورد استفاده‌ی شما دارد. برای مثال سه حالت زیر را درنظر بگیرید:
برای دوربین دیجیتال، چراغ قوه یا هر دستگاه پرمصرف دیگری که قرار است هر هفته (یا هر چند هفته) یک بار از آن به مدت طولانی و تحت بار شدید استفاده شود، (برای مثال هنگام طبیعت‌گردی یا قطع متناوب برق) اولین معیار شما هنگام خرید باتری شارژی باید ظرفیت آن و سپس عمر قفسه باشد.
اگر گیمری هستید که دو روزی یک بار باتری دسته‌ی بیسیم خود را عوض می‌کنید، یا اسباب بازی خاصی دارید که هر روز احتیاج به تعویض باتری دارد، هنگام خرید باتری شارژی قبل از هر چیز باید به تعداد سیکل‌هایی که باتری قادر است شارژ و دشارژ شود توجه کنید و سپس به‌عنوان معیار دوم، ظرفیت آن را نیز مد نظر قرار دهید.
برای موس یا کیبورد بی‌سیمی که معمولا هر شش ماه (یا بیشتر) یک بار احتیاج به تعویض باتری دارد، نرخ دشارژ خودکارِ پایین یا عمر قفسه‌ی بالا از همه چیز مهم‌تر است.
باتری‌های مختلفی با ظرفیت‌ها، تعداد سیکل و عمر قفسه‌ی متفاوت در بازار وجود دارند که می‌توانید باتوجه‌به آنچه در بالا گفته شد از میان آن‌ها به انتخاب بپردازید. از مورد اعتمادترین برندهای باتری شارژی موجود در بازار ایران می‌توان به Duracell، Eneloop (Panasonic)، Energizer، Maxell و Sony اشاره کرد.
دراین‌میان، باتری‌های Eneloop ساخت پاناسونیک به داشتن بیشترین عمر قفسه بین تمامی انوع باتری‌های شارژی NiMH قلمی شهرت دارند و عمر مفید آن‌ها (از لحاظ تعداد سیکل‌های شارژ) در بعضی مدل‌ها به ۳۰۰۰ سیکل نیز می‌رسد.
توجه داشته باشید ظرفیت باتری‌های قلمی (AA) شارژی معمولا بین ۲۰۰۰ تا ۲۵۰۰ میلی‌آمپر ساعت است و در پرظرفیت‌ترین مدل‌ها به زحمت به ۲۷۰۰ میلی‌آمپر ساعت می‌رسد. باتری‌های با ظرفیت بالای ۳۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی که در بازار وجود دارند، تقریبا همگی تقلبی هستند.
اگر گیمری هستید که دو روزی یک بار باتری دسته‌ی بیسیم خود را عوض می‌کنید، یا اسباب بازی خاصی دارید که هر روز احتیاج به تعویض باتری دارد، هنگام خرید باتری شارژی قبل از هر چیز باید به تعداد سیکل‌هایی که باتری قادر است شارژ و دشارژ شود توجه کنید و سپس به‌عنوان معیار دوم، ظرفیت آن را نیز مد نظر قرار دهید.
برای موس یا کیبورد بی‌سیمی که معمولا هر شش ماه (یا بیشتر) یک بار احتیاج به تعویض باتری دارد، نرخ دشارژ خودکارِ پایین یا عمر قفسه‌ی بالا از همه چیز مهم‌تر است.
باتری‌های مختلفی با ظرفیت‌ها، تعداد سیکل و عمر قفسه‌ی متفاوت در بازار وجود دارند که می‌توانید باتوجه‌به آنچه در بالا گفته شد از میان آن‌ها به انتخاب بپردازید. از مورد اعتمادترین برندهای باتری شارژی موجود در بازار ایران می‌توان به Duracell، Eneloop (Panasonic)، Energizer، Maxell و Sony اشاره کرد.
دراین‌میان، باتری‌های Eneloop ساخت پاناسونیک به داشتن بیشترین عمر قفسه بین تمامی انوع باتری‌های شارژی NiMH قلمی شهرت دارند و عمر مفید آن‌ها (از لحاظ تعداد سیکل‌های شارژ) در بعضی مدل‌ها به ۳۰۰۰ سیکل نیز می‌رسد.
توجه داشته باشید ظرفیت باتری‌های قلمی (AA) شارژی معمولا بین ۲۰۰۰ تا ۲۵۰۰ میلی‌آمپر ساعت است و در پرظرفیت‌ترین مدل‌ها به زحمت به ۲۷۰۰ میلی‌آمپر ساعت می‌رسد. باتری‌های با ظرفیت بالای ۳۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی که در بازار وجود دارند، تقریبا همگی تقلبی هستند.
همان‌طور که هزینه‌ی خرید باتری شارژی به‌جای باتری یک‌بارمصرف ممکن است در ابتدا زیاد به نظر برسد و درنهایت موجب صرفه‌جویی اقتصادی شود، قیمت باتری‌های شارژی باکیفیت نیز اگرچه در ابتدا ممکن است گزاف به نظر برسد، اما در درازمدت نسبت به باتری‌های شارژی ارزان و بی‌کیفیت صرفه‌ی اقتصادی بیشتری خواهد داشت.
انتهای پیام /1027ج
انتهای پیام /1027ج