نحوه ی کارکرد باتری و نکات ایمنی مهم

باتری یا پیل الکتریکی (ولتاییک) منبعی از انرژی پتانسیل الکتریکی است که در درون آن با انجام واکنش‌های شیمیایی، انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود، این انرژی در قطب‌های باتری قابل دریافت است. انرژی قابل دریافت در قطب‌های باتری به ازای واحد بار الکتریکی را نیروی محرکه الکتریکی (Electromotive force یا emf) باتری می‌گویند و آن را با یکای ولت اندازه گیری می‌کنند. قطب مثبت باتری را آند و قطب منفی آن را کاتد می‌نامند. (در فرهنگ عامیانه به قطب‌ها، سر مثبت و سر منفی نیز گفته می‌شود).


کارکرد باتری:

معمولاً هر باتری از یک یاچند سلول کوچک داخلی تشکیل شده است، در باتری‌ها ممکن است سلول‌ها برای افزایش جریان با هم موازی شده یا برای افزایش ولتاژ با هم سری شوند، هر سلول شامل دو نیم سلول است که به صورت سری توسط ماده‌ای الکترولیت-شامل یون‌های مثبت و یون‌های منفی - که رسانای الکتریکی می‌باشد به هم متصل‌اند. با اتصال باتری به مصرف‌کننده یون‌های منفی از طریق سیم هادی به مصرف‌کننده وارد شده و بعد از ایجاد انرژی در آن (انرژی گرمایی بر اثر عبور از یک مقاومت یا انرژی جنبشی بر اثر القا یا انرژی نور بر اثر پرتاب و…) به سمت یون‌های مثبت حرکت می‌کنند و به تدریج یون‌های مثبت (که در اینجا حفره‌ها هستند) را خنثی می‌کنند.

با گذشت زمان یون‌های مثبت بیشتری خنثی شده و به تدریج انرژی باتری کم شده و مقاومت داخلی آن افزایش می‌باشد در این حالت بعد از گذشت مدت زمانی که معمولاً با آمپرساعت باتری مشخص می‌شود باتری به صورت کامل تخلیه می‌شود. مثلاً یک باتری ۶۰ آمپر ساعت می‌تواند ۶۰ آمپر را تا یک ساعت تأمین کند، این باتری بعد از گذشت یک ساعت و با کشیدن جریان ۶۰ آمپر از ان به صورت کامل تخلیه می‌شود. با کاهش جریان دریافتی از باتری می‌توان مدت زمان کارایی آن را افزایش داد، در این حالت باید پارامترهای مانند دما، لزرش و مقدار تنش موجود در جریان را نیز در زمان نهایی لحاظ کرد. به عنوان مثال باتری ۶۰ آمپر ساعتی در حالت تئوری باید جریان ۲۰ آمپر را برای مدت زمان ۳ ساعت تأمین کند در حالی که با توجه به ساختار باتری و همچنین دمای محیط ممکن است این زمان تا نیم ساعت نیز کاهش یابد.


خطرها و نقص‌های مربوط به باتری عبارتند از:

  • انفجار
  • نشتی
  • ملاحظات زیست‌محیطی

انفجار:

پدیده انفجار باتری عموماً ناشی از عدم کاربرد یا کارکرد صحیح باتری است. به عنوان مثال تلاش برای شارژ نمودن مجدد باتری‌های یک بار مصرف یا غیرقابل شارژ، اتصال کوتاه نمودن دو قطب مثبت و منفی باتری می‌تواند باعث انفجار این منبع انرژی الکتریکی شود.

نشتی:

در بعضی از باتری‌ها از مقوا، فلز روی و موادشیمیایی استفاده می‌شود. واکنش شیمیایی درون باتری در مدت زمان طولانی، باعث خروج و نشت مواد شیمیایی داخل باتری به بیرون شده و ایجاد خوردگی شیمیایی در قطعات فلزی دستگاه‌ها که اطراف باتری قرار دارند می‌نماید.

ملاحظات زیستگاهی:

افزایش بهره‌گیری از باتری‌ها و کاربردهای گسترده آن افزایش زباله‌های صنعتی و زیستگاهی تازه این کالا را به همراه داشته‌است. آفرینندگان باتری از مواد شیمیایی هراس ناک برای پیدایش کارایی بهتر باتری‌های ساخته شده خود سود می‌جویند. پسمان‌های انباره مایه بالا رفتن آلودگی زیستگاهی به زهرهای کشنده فلزی باتری‌ها شده‌است البته امروزه انسان‌های زیادی در تلاش بوده تا این خطرات را (برای مثال با ساخت باتری‌های چندبار مصرف که باعث کاهش زباله‌هایی از این قبیل می‌شود) کاهش دهند.


انواع باطریها:

۱) باطری های نیکل کادمیوم ( NiCd ):

همانگونه که از نام آنها مشخص است ماده اصلی تشکیل دهنده آنها نیکل و کادمیوم می باشد.
برای نگهداری آنها به مدتی بیش از چند روز باید آنها را تخلیه کنید زیرا نگهداری آنها با شارژ کامل علاوه بر اینکه باعث می شود شارژ آن رفته رفته کاهش یابد ٬ باعث کاهش طول عمر خود باطریها نیز می شود.

۲) باطریهای متال هیدرات ( NiMH ):

قطبهای این نوع باطری از نیکل و هیدرات آهن ساخته شده است .
یکی از امتیازات این نوع باطری این است که لازم نیست برای نگهداری طولانی مدت ٬کاملا تخلیه شوند . بلکه نیمه خالی هم باشند کافی است . امتیاز دیگر آنها ظرفیت بالاترشان نسبت به سایر باطریها و نگهداری شارژ به مدت طولانی تر میباشد.
روزی که پس از مدت طولانی نگهداری کردن٬ تصمیم به استفاده شان گرفتید بهتر است کاملا آن را دشارژ و دوباره شارژ کنید . در این صورت شارژ بیشتری را میتوانید به آن داده و استفاده کنید.

۳) باطریهای لیپو ( LiPo ):

جنس آنها لیتیوم پلیمر بوده و معمولا در سل های با آمپر متفاوت عرضه می شوند . از امتیازات این نوع باطریها این است که میتوانند در مدت چند دقیقه چندین آمپر از آنها جریان کشید. و سرعتر شارژشان کرد .

نگهداری آنها با سایر باطریها کمی متفاوت است زیرا باید آنها را برای نگهداری تا ولتاژ خاصی تخلیه کنید. یعنی ولتاژ هر سل را نباید تا زیر ۳ ولت تخلیه کنید . و بهترین حالت برای زمانی که بخواهید آنها را بیش از دو هفته نگهداری کنید لازم است ولتاژ هر سل را به ۳.۸ ولت برسانید. تا در صورت تخلیه خود بخودی آن ولتاژش از ۳ ولت پایین تر نیاید.
به عنوان مثال باتری 2 سل با ولتاژ 7.4 ولت باید همیشه در ولتاژ 7.6 ولت نگهداری شود. شما همچنین باید باتری های LiPo را در یک ظرف غیر قابل اشتعال نگهداری کنید و هیچگاه هیچ باتری را در خود مدل نگهداری نکنید.

شاید هیچ قلم دیگری از اقلام مورد استفاده در این سرگرمی، به اندازه باتری های قابل شارژ در آن تاثیر گذار نبوده اند. تعداد تئوری ها و نظریاتی که در مورد باتری های قابل شارژ وجود دارد، به اندازه خود باتری ها متنوع و زیاد است. فقط بخاطر داشته باشید که در مورد باتری ها هرچه اطلاعات بیشتری داشته باشید، بهتر خواهد بود.

نکته :

الف) توجه داشته باشید که حتما باید باطریها با یک شارژر مناسب و بالانسر شارژ شوند .
ب ) بعد از استفاده اگر می خواهید مدتی از آن استفاده نکنید حتما آن را دیس شارژ کنید (حتی یک هفته).
ج) بلا فاصله بعد از استفاده از باطری تا هنوز گرم است سریعا آن را روی شارژ قرار ندهید و اجازه دهید کاملا خنک شود.
د) در صورت امکان آن را در محیطی خنک نگه دارید .
ه) در روی باطری عددی نوشته شده که با C نمایش داده می شود این عدد توان باطری در دیس شارز شدن است که باید به آن توجه کنید هر چه آن عدد بیشتر باشد در زمان استفاده موتور فشار کمتری به باطری وارد میشود
و) از باطری های با برندهای (مارکهای )معتبر استفاده کنید و از خرید باطری های متفرقه خودداری کنید.

ز) هرگز پوشش آن را باز نکنید که احتمال انفجار دارد در صورتی که پوشش آن باد کرد آن باطری از بین رفته و از آن استفاده نکنید.