انواع باتری های لوازم الکترونیکی کدامند و چه مشخصاتی دارند؟

به لحاظ فناوری به کارگرفته شده، چهار گونه اصلی از باتری‌های قابل شارژ در دسترس هستند:

۱) باتری‌ های لیتیوم یون   (Li-ion)
۲) باتری های لیتیوم پلیمر   (Li-pol)
۳) باتری‌ های نیکل کادمیوم   (Ni-cd)
۴) باتری‌ های نیکل متال هیدرید   (Ni-mh)
باتری ‌های قابل شارژ استاندارد، عموماً از نوع Ni-cd یا Ni-mh می باشند. انواع Ni-mh به دلایل مزایای آشکار، به سرعت در حال گسترش و جایگزینی با انواع قدیمی‌تر Ni-cd می‌باشند. انواع Li-ion که دارای بهترین نسبت کارآیی به وزن می‌باشند، به دلیل گران بودن در موارد خاص همچون تلفن‌های همراه و کامپیوترهای کیفی کاربرد دارند. ولتاژ باتری ‌های سیلندری‌ شکل عموماً برابر با ۱٫۵ ولت می‌باشد که در انواع قابل شارژ Ni-cd و Ni-mh کمی کمتر از این مقدار و برابر با ۲/۱ ولت است، از طرفی وزن انواع قابل شارژ بین ۳۰ تا ۴۰ درصد بیشتر است.در حال حاضر اولین گزینه برای هر خریدار در انتخاب یک باتری قابل شارژ، انوع Ni-mh می‌باشد، کما این‌که از حدود پنج سال گذشته فرآیند جایگزینی این گونه با انواع قدیمی‌تر ‌ Ni-cd آغاز گردیده است.

باتری ‌های Ni-mh دارای مزایای بسیاری هستند که در ادامه به برخی از مهمترین آن‌ها اشاره می کنیم:
‌‌ ظرفیت این باتری‌ها به مراتب بیشتر از انواع قدیمی‌تر است. در حال حاضر باتری ‌های Ni-mh اندازه AA با ظرفیت‌های فراتر از ۲۰۰۰ میلی آمپرساعت (MAh) وارد بازار شده‌اند و مطالعه و تحقیق برای ساخت مدل‌هایی با ظرفیت بیشتر ادامه دارد. باتری ‌های Ni-mh نسبت به باتری ‌های آلکالاین نیز از ظرفیت بیشتری برخوردارند و به خصوص در کاربردهای پرمصرف همچون دوربین‌های دیجیتال مدت سرویس‌دهی بیشتری را با هر بار شارژ کامل فراهم می‌کنند. بسیاری از شرکت‌های سازنده مدعی هستند که باتری ‌های Ni-mh ساخت آن‌ها در هر بار شارژ تا چهار یا پنج برابر یک باتری آلکالاین کارایی دارد، که البته این مقدار به عوامل بسیاری چون ظرفیت باتری ‌های، نحوه شارژ آن و نوع کاربرد بستگی دارد.
‌در ابتدا هزینه بالاتر مانع استفاده گسترده از باتری ‌های Ni-mh بود، ولی فرآیند کاهش قیمت در پنج سال گذشته این هزینه را به مقدار معقولی رسانده است. در حال حاضر قیمت تقریبی این گونه تنها ۲۰ درصد بیشتر از Ni-cd می‌باشد این در حالی است که قیمت باتری ‌های Li-ionدر حدود دو برابر این مقدار است.

شاید بزرگترین مزیت باتری ‌های Ni-mh در عدم وجود مشکل <اثر حافظه> (Memory effect) در آن‌ها باشد. این اثر به زبان ساده افت تدریجی ولتاژ و ظرفیت در اثر عدم تخلیه کامل باتری پیش از شارژ مجدد آن می‌باشد، بنابراین استفاده‌کنندگان این گونه باتری‌ها نگرانی از بابت این مشکل ندارند.

‌ ولتاژ باتری ‌های قابل شارژ در بیشتر زمان کارکرد در حد ۱٫۲ ولت باقی می‌ماند، که جریان یکدستی را فراهم می‌کند. در‌صورتی‌که ولتاژ باتری ‌های آلکالاین از مقدار ۱٫۲ ولت شروع شده و تا کمتر از ۱ ولت کاهش می یابد.
‌‌ باتری ‌های Ni-mh فاقد ماده کادمیوم می‌باشند که در انواع Ni-cd کاربرد دارد. این ماده فلزی بسیار سمی و مخرب محیط زیست است، بنابراین باتری ‌های Ni-mh پاک‌تر نیز می‌باشند.
حداکثر دفعات شارژ برای باتری ‌های Ni-mh تا ۱۰۰۰ نوبت است، که بسیار بیشتر از سایر انواع باتری ‌های قابل شارژ می‌باشد.

در مقابل نقاط منفی اندکی در مورد باتری ‌های Ni-mh وجود دارد. همان‌طور که اشاره شد، قیمت تقریبی آن‌ها هنوز ۲۰درصد بیشتر از مدل‌های قدیمتر Ni-cd می‌باشد. همچنین زمان شارژ و تخلیه مجدد آن‌ها کمی بیشتر از انواع دارای کادمیوم است. این موضوع در برخی تجهیزات خاص، مزیتی برای باتری ‌های Ni-cd به حساب می آید، برای مثال در پیچ‌گوشتی‌های برقی که سرعت دوران بالایی دارند به سرعت تخلیه بالا در باتری نیازمندند، انواع Ni-cd دارای مزیت نسبی هستند.

مقایسه مشخصات چهار نوع متداول باتری های قابل شارژ

اولین موضوعی که باید به خاطر داشته باشید، نحوه صحیح شارژ و تخلیه باتری ‌هایتان می باشد. شارژ بیش از اندازه باتری ‌های Ni-mh می‌تواند صدمات جبران‌ناپذیری به آن‌ها وارد کند. بنابراین حتی‌المقدور از شارژرهایی استفاده کنید که دارای مدار کنترل شارژ می‌باشند. انواع پیشرفته، مجهز به پردازنده کنترلی هستند، ولی مدل‌های ساده‌تر از نوعی تایمر برای قطع خودکار شارژ برخوردارند.
در حال حاضر مدل‌هایی از شارژرها موسوم به سریع (Fast) یا خیلی سریع (Ultra Fast) وارد بازار شده‌اند. این مدل‌ها تنها در صورتی توصیه می‌شوند که دارای مدار کنترل‌کننده مطمئنی باشند که در غیر این صورت به احتمال زیاد، باتری ‌هایتان را کباب شده تحویل خواهید‌گرفت! در هر صورت فرمول ساده‌ای برای محاسبه زمان شارژ وجود دارد. کافیست ظرفیت باتری ‌هایتان را بر حسب MAh بر توان شارژر با همان واحد تقسیم نمایید و ۲۰درصد به نتیجه حاصل اضافه کنید تا زمان شارژ بهینه بر حسب ساعت به دست‌آید. برای مثال زمان لازم برای شارژ یک باتری Ni-mh اندازه AA با ظرفیت ۲۰۰۰MAh در یک شارژر با توان ۲۰۰MAh برای همان سایز باتری ‌های، در حدود ۱۲ ساعت می‌باشد.
البته در مورد زمان شارژ استثنائی وجود دارد که توجه به آن اهمیت زیادی دارد، باتری ‌هایی که به تازگی خریداری شده‌اند، به دلیل زمان نسبتاً زیاد نگهداری در شرایط انبار، معمولاً زمان بیشتری برای شارژ لازم دارند و تنها بعد از دو یا سه بار شارژ و تخلیه به حداکثر توان خود می‌رسند، بنابراین اگر باتری جدیدتان در ابتدا کارآیی مورد انتظار را نشان نمی‌دهد، جای نگرانی نیست.
در بسیاری از شارژرهای موجود در بازار، دو یا چهار کانال شارژ وجود دارد که امکان شارژ همزمان را برای تعدادی باتری را فراهم می‌کند. در مدل‌های ارزان‌تر برای هر دو یا چهار کانال تنها یک کنترل‌کننده وجود دارد که در این‌صورت استفاده‌کننده نمی‌تواند یک باتری را به صورت جداگانه شارژ کند. در این صورت باید دقت شود تمام باتری ‌های قرار گرفته داخل شارژر در یک وضعیت قرار داشته باشند، چرا که در غیر این‌صورت امکان شارژ بیش از حد یکی از باتری‌ها وجود دارد. البته در مدل‌هایی که برای هر کانال به صورت جداگانه دارای کنترل‌کننده می باشند، این مشکل وجود ندارد.

رابطه زمان شارژ و افزایش حرارت
به یاد داشته باشید که باتری شارژ شده به‌طور روزانه مقداری از توان خود را از دست می دهد. میانگین تقریبی این افت توان روزانه یک درصد می‌باشد. به عبارت دیگر پس از تقریباً سه ماه و بدون استفاده از باتری ‌هایتان، نیاز به شارژ مجدد آن‌ها دارید. البته با نگهداری باتری در یک محیط خنک می توان این فرآیند را تاحدودی آهسته نمود. بسیاری از انواع شارژها دارای حالت شارژ خفیف (Trickle mode) هستند، که معمولاً به صورت خودکار و پس از شارژ کامل باتری‌ها فعال می شود. در این حالت جریان ضعیفی به صورت پیوسته و یا متناوب به باتری‌ها اعمال می شود، این جریان تنها در حدی است که توان باتری را در حالت حداکثر حفظ کند. البته در هر حال بهتر است برای مدت طولانی (مثلاً بیش از یک ماه) از این قابلیت استفاده نکنید.
همان‌طور که پیشتر اشاره شد، در حالی‌که ولتاژ یک باتری معمولی در حد ۱٫۵ ولت است، ولتاژ یک باتری Ni-mh برابر با ۱٫۲ ولت می‌باشد، این مقدار برای اغلب کاربردها کافی است و تنها در برخی از موارد که مقدار ولتاژ روی کارآیی تأثیر مستقیم دارد (برای مثال در چراغ قوه و یا رادیوهای قابل حمل)، این تفاوت آشکار می شود، البته در هر حال به دلیل افت طبیعی توان باتری ‌های شارژی، استفاده از آن‌ها در کاربردهای طولا‌نی مدت (مانند ساعت‌های دیواری) یا اضطراری (مانند چراغ قوه) توصیه نمی‌شود. در این موارد استفاده از یک باتری آلکالاین و یا حتی باتری ‌های قدیمی‌تر Heavy Duty نتیجه بهتری دارد.

اما چند توصیه مفید برای این گروه از استفاده‌کنندگان جهت بهره‌گیری بهینه از توان باتری ‌ها:

۱) انرژی الکتریکی حاصل از یک باتری ‌های، یکی از گرانترین انواع انرژی‌های موجود در جهان است. با ‌انرژی یک باتری AA فقط می‌توان تا ده فنجان آب را به جوش آورد که در مقایسه با انرژی الکتریکی موجود در منازل، بسیار گرانتر است. بنابراین در مصرف آن دقت کنید.

۲) به هیچ وجه از باتری ‌هایی گوناگون با توان باقی‌مانده متفاوت در کنار یکدیگر استفاده نکنید.

۳) اگرچه ثابت شده که بر خلاف تصور عموم، نگهداری باتری‌ها در یخچال تأثیر چندانی بر افزایش طول عمر آن‌ها ندارد، اما در هر حال گرما عامل مخربی است. بنابراین از نگهداری دراز مدت باتری‌ها در محیط‌های گرمی همچون داخل ماشین، پرهیز کنید.

۴) نگهداری باتری‌ ها به صورت رها‌شده در کنار یکدیگر می‌تواند باعث تخلیه اتفاقی انرژی آن‌ها شود.

اصول نگهداری باتری ‌ها

باتری ‌های های نیکل کادمیوم(Ni-Cd) : این باتری ‌های ها طول عمر بیشتری نسبت به دیگر باتری ‌های ها دارند و می بایست قبل از شارژ مجدد باتری ‌های به علت اثر حافظه کاملا تخلیه و سپس شارژ گردند.

باتری ‌های های نیکل متال هیدرید(Ni-MH) : این باتری ‌های ها نیز همانند باتری ‌های های نیکل کادمیوم می بایست قبل از شارژ مجدد تخلیه گردند و همچنین برای عدم استفاده از باتری ‌های به مدت طولانی باتری ‌های بصورت خالی از شارژ نگهداری شود.

باتری ‌های های لیتیوم یون ( Li-ion) : این باتری ‌های ها می بایست با شارژر های مخصوص شارژ گردند و سیستم شارژ این نوع باتری ‌های ها می بایست بسیار دقیق باشد در غیر این صورت احتمال انفحار وجود دارد. همچنین این نوع باتری ‌های ها بر عکس باتری ‌های های نیکل کادمیوم و نیکل متال نمی بایست کاملا تخلیه گردند و برای عمر بیشتر باتری ‌های سعی گردد همیشه در حالت پر و نیمه پر قرار داده شود.

باتری ‌های های لیتیوم پلیمر (li-pol): نوع بهینه شده لیتیوم یون می باشد که هم در مشکل انفجار و هم در سایز و وزن و جریان بهبود یافته است که بیشتر باتری ‌های موبایل ها از این نوع می باشند. روش نگهداری این نوع نیز همانند لیتیوم یون می باشد.

در نهایت نکات پیشنهادی ویندوز سنتر برای رعایت در مورد باتری های لیتیوم یونی (Li-ion) عبارت است از:

۱- هرگز باتری‌  لیتیوم یون را تخلیه کامل نکنید.
۲- هرگز باتری‌  لیتیوم یون را در آب گرم و فریزر قرار ندهید.
۳- هرگز باتری‌  لیتیوم یون را باز نکنید. (آتش می گیرد)
۴- هرگز دو سر باتری‌های لیتیوم یون را چرب نکنید.
۵- هرگز دو سر باتری‌های لیتیوم یون را به هم اتصال ندهید. (منفجر می شود)
۷- هرگز باتری‌  لیتیوم یون را به مدت طولانی داخل وسیله برقی نگهداری نکنید.
۸- باتری  شارژی  را خارج از وسیله برقی و در جای خشک و خنک نگهداری کنید.
۹-  باتری  شارژی  لیتیوم یون در صورت زمین خوردن خراب میشود.
۱۰- عمر مفید باتری‌های لیتیوم یون ۱ الی ۳ سال است. (حدود ۳۰۰ تا ۴۰۰ بار شارژ)
۱۱- زمان مورد نیاز برای شارژ باتری‌  لیتیوم یون ۳ الی ۶ ساعت می باشد.

امیدواریم مطالب فوق برای کاربری بهتر از لوازم الکترونیکی شما که با باتری کار می کنند مورد استفاده قرار گیرد.