باتری شارژی و غیرشارژی چیست؟ تفاوت، انواع و تاریخچه
باتریها از نظر قابلیت شارژ مجدد به دو گروه اصلی شارژی و غیرشارژی تقسیم میشوند. در این مقاله با تعریف، تاریخچه کوتاه، انواع و تفاوتهای این دو گروه آشنا میشویم.
باتری شارژی و غیر شارژی
باتریها از نظر امکان شارژ مجدد به دو گروه اصلی اولیه (Primary) و ثانویه (Secondary) تقسیم میشوند. باتریهای اولیه برای استفاده بدون شارژ مجدد طراحی شدهاند، در حالی که باتریهای ثانویه پس از تخلیه میتوانند با عبور جریان در جهت مخالف فرایند تخلیه، دوباره شارژ شوند. هیچکدام را نمیتوان بهطور مطلق برای همه کاربردها «بهتر» دانست.
باتری شارژی و غیرشارژی یعنی چه؟
سادهترین راه برای تفکیک باتریها، توجه به قابلیت شارژ مجدد آنهاست. در ادبیات فنی، باتریهای غیرشارژی معمولاً با عنوان Primary و باتریهای شارژی با عنوان Secondary شناخته میشوند. در هندبوک لیندن، معیار اصلی این تقسیمبندی قابلیت شارژ الکتریکی است.
باتری اولیه پس از تخلیه برای استفاده معمولی دوباره شارژ نمیشود و در عمل پس از پایان عمر مصرفی کنار گذاشته میشود. در مقابل، باتری ثانویه برای آن طراحی شده است که پس از تخلیه، با اعمال جریان الکتریکی در جهت مخالف فرایند تخلیه، دوباره به وضعیت قابل استفاده بازگردد.
تاریخچه کوتاه باتریهای شارژی و غیرشارژی
در اواخر قرن هجدهم، پدیدههای مختلف الکتریکی شناخته شده بودند، اما هنوز یک منبع الکتروشیمیایی عملی وجود نداشت.
پیل ولتایی؛ آغاز عصر باتری
آلساندرو ولتا نخستین باتری عملی و مستند را ساخت. او با قرار دادن صفحات فلزی در میان لایههای پارچه آغشته به محلول نمکی، ساختاری را ایجاد کرد که به «پیل ولتایی» معروف شد. این اتفاق نقطه مهمی در تاریخ توسعه منابع الکتروشیمیایی بود.
ظهور باتریهای شارژی
یکی از نقاط عطف مهم در تاریخ باتریهای ثانویه، توسعه باتری سرب-اسید توسط گاستون پلانته در سال 1859 بود. این فناوری به یکی از پایههای اصلی باتریهای قابل شارژ تبدیل شد و بعدها در کاربردهای مختلف صنعتی و خودرویی گسترش پیدا کرد.
پس از آن، خانوادههای مختلف باتریهای ثانویه توسعه پیدا کردند؛ از باتریهای نیکل-آهن و نیکل-کادمیوم گرفته تا نیکل-متال هیدرید و فناوریهای لیتیومی. در سوی دیگر، باتریهای اولیه نیز با توسعه شیمیهایی مانند آلکالاین و لیتیوم اولیه، به بخش مهمی از بازار تجهیزات قابلحمل و کاربردهای تخصصی تبدیل شدند.
انواع اصلی باتریهای غیرشارژی
باتریهای اولیه طیف گستردهای از شیمیها و طراحیها را شامل میشوند. در بازار مصرفی، باتریهای آلکالاین از شناختهشدهترین نمونهها هستند و در کنار آنها خانوادههایی از باتریهای لیتیوم اولیه و باتریهای تخصصی نیز وجود دارند.
- آلکالاین (Alkaline)
- زینک-کربن
- لیتیوم اولیه
- باتریهای دکمهای اولیه در شیمیهای مختلف
- باتریهای تخصصی اولیه برای کاربردهای خاص
انواع اصلی باتریهای شارژی
باتریهای ثانویه نیز خانوادههای مختلفی دارند. مهمترین گروههای تاریخی و تجاری آنها شامل سرب-اسید، نیکلپایه و خانوادههای لیتیومی هستند.
- سرب-اسید (Lead-Acid)
- نیکل-کادمیوم (Ni-Cd)
- نیکل-متال هیدرید (NiMH)
- لیتیوم-یون (Li-ion)
- سایر فناوریهای شارژی و نسلهای در حال توسعه
مقایسه باتری شارژی و غیرشارژی
| ویژگی | باتری غیرشارژی (اولیه) | باتری شارژی (ثانویه) |
|---|---|---|
| شارژ مجدد | برای شارژ مجدد معمولی طراحی نشده است. | برای شارژ مجدد پس از تخلیه طراحی شده است. |
| روش استفاده | پس از پایان عمر مصرفی، تعویض میشود. | پس از تخلیه میتواند دوباره شارژ و استفاده شود. |
| کاربرد معمول | تجهیزات قابلحمل، کممصرف، کاربردهای عمومی و برخی کاربردهای تخصصی. | تجهیزات قابلحمل با استفاده مکرر، خودروها، UPS، ذخیره انرژی و ابزارهای برقی. |
| هزینه استفاده در طول زمان | در صورت مصرف مکرر، نیاز به تعویض میتواند هزینه را افزایش دهد. | در کاربردهای پرتکرار، امکان استفاده از چندین چرخه میتواند مزیت اقتصادی ایجاد کند. |
| نیاز به شارژ | به سیستم شارژ نیاز ندارد. | به شارژ مناسب و تجهیزات مرتبط با شارژ نیاز دارد. |
| ویژگی کلی | در بسیاری از کاربردها برای سادگی، نگهداری و استفاده بدون شارژ مناسب است. | برای استفاده چرخهای و کاربردهایی که امکان شارژ وجود دارد مناسب است. |
آیا باتری شارژی همیشه بهتر است؟
نه. قابل شارژ بودن بهتنهایی به معنی مناسبتر بودن نیست. باتری اولیه در بسیاری از کاربردها به دلیل سادگی استفاده، نیاز نداشتن به شارژر و ویژگیهای مناسب برای نگهداری و مصرفهای مشخص، انتخاب منطقی است.
از طرف دیگر، وقتی یک وسیله مرتب استفاده میشود و امکان شارژ مناسب وجود دارد، باتری ثانویه میتواند بهدلیل قابلیت استفاده در چندین چرخه، گزینه مناسبتری باشد. بنابراین انتخاب بین این دو گروه باید بر اساس کاربرد و شرایط واقعی استفاده انجام شود.
کاربردهای کلی باتریهای شارژی و غیرشارژی
هر دو گروه در طیف وسیعی از تجهیزات استفاده میشوند. باتریهای اولیه در بسیاری از تجهیزات قابلحمل، وسایل کممصرف، برخی تجهیزات پشتیبان و کاربردهای تخصصی دیده میشوند. باتریهای ثانویه نیز از تجهیزات مصرفی و ابزارهای دستی گرفته تا خودرو، UPS، سامانههای پشتیبان و ذخیره انرژی کاربرد دارند.
در هندبوک لیندن، کاربرد باتریهای ثانویه بهطور کلی در دو گروه بزرگ توضیح داده شده است: ذخیره انرژی برای پشتیبان یا استفاده گهگاهی، و تأمین انرژی اصلی در تجهیزاتی که باتری پس از استفاده دوباره شارژ میشود.
جمعبندی
باتریهای شارژی و غیرشارژی دو شاخه اصلی از خانواده باتریها هستند. باتریهای غیرشارژی یا اولیه برای استفاده بدون شارژ مجدد طراحی شدهاند، در حالی که باتریهای شارژی یا ثانویه برای چندین چرخه تخلیه و شارژ ساخته میشوند.
تاریخچه باتری از پیل ولتایی آغاز شد و با توسعه باتری سرب-اسید در قرن نوزدهم، مسیر باتریهای شارژی وارد مرحله مهمی شد. پس از آن، فناوریهای نیکلپایه و لیتیومی توسعه پیدا کردند و هر دو گروه اولیه و ثانویه به مجموعه بزرگی از شیمیها و کاربردها رسیدند.
خلاصه: باتری اولیه برای استفاده بدون شارژ مجدد ساخته میشود و باتری ثانویه برای استفاده مجدد از طریق شارژ طراحی شده است.
