باتری

باتری‌ ها، مشکلی همگانی

امروزه در اکثر وسایلی که استفاده میکنیم، به نحوی از باتری درون آنها استفاده شده است. این باتری‌ها انواع بسیار مختلفی دارند که از باتری نیم قلمی ساده درون اسباب‌بازی گرفته تا باتری‌های استفاده شده در سامانه‌های حفاظتی، امنیتی و کنترلی، همگی نوعی باتری محسوب می‌شوند
امروزه در اکثر وسایلی که استفاده میکنیم، به نحوی از باتری درون آنها استفاده شده است. این باتری‌ها انواع بسیار مختلفی دارند که از باتری نیم قلمی ساده درون اسباب‌بازی گرفته تا باتری‌های استفاده شده در سامانه‌های حفاظتی، امنیتی و کنترلی، همگی نوعی باتری محسوب می‌شوند

باتری‌ ها، مشکلی همگانی

امروزه در اکثر وسایلی که استفاده میکنیم، به نحوی از باتری درون آنها استفاده شده است. این باتری‌ها انواع بسیار مختلفی دارند که از باتری نیم قلمی ساده درون اسباب‌بازی گرفته تا باتری‌های استفاده شده در سامانه‌های حفاظتی، امنیتی و کنترلی، همگی نوعی باتری محسوب می‌شوند که در این مقاله سعی میکنیم به انواع رایج آنها و معایب و مزایای آنها نگاه کوتاهی داشته باشیم.

نوع اولی از باتری‌ هایی که روزانه همه‌ی ما از آن‌ها استفاده می‌کنیم باتری‌ های قلمی هستند؛ این باتری‌ها تقریبا سیل عظیمی از انواع باتری را شامل می‌شوند که از جمله آنها می‌توان به زینک-کربن، لیتیوم، نیکل-کادمیوم و بسیاری دیگر اشاره کرد. اما چیزی که باعث می‌شود هنگام خرید باتری قیمت‌های بسیار متفاوتی وجود داشته باشد، ظرفیت متفاوت آن‌ها می‌باشد که از ۶۰۰ الی ۳۵۰۰ میلی‌آمپر‌ساعت می‌تواند وجود داشته باشد. اما اگر شما‌ هم از بقالی سر محل باتری می‌خرید ظرفیت بیشتر از ۱۰۰۰میلی‌آمپرساعت نصیب شما نخواهد شد. البته تعداد خیلی کمی از این باتری‌ها قابلیت شارژ شدن دارند.

تا چند دهه اخیر که اکثر وسایل با برق کار می‌کردند نیاز چندانی به باتری‌ ها نبود و گوشی‌های تلفن‌همراه و برخی وسایل دیگر نیز از باتری‌های نیکل-کادمیوم استفاده می‌کردند؛ اما با گذشت زمان و ظرفیت کم این باتری‌ها و فضای زیادی که اشغال می‌کردند، شرکت‌ها را به چالش تولید نوع جدیدی از باتری‌ها سوق داد، تا اینکه در سال ۱۹۹۱ شرکت سونی موفق به ساخت استوانه‌های لیتیم-یونی شد، که فضای بسیار کمی نیز اشغال می‌کردند، چگالی انرژی بسیار بالایی داشتند و از عمر نسبتا بالایی برخوردار بودند؛ البته معایبی که داشتند، از جمله سنگین بودن و سرعت دشارژ بسیار بالا منجر به ساخت باتری‌ های جدیدی با نام لیتیوم-پلیمری شد. این باتری‌ها که ساختارشان تفاوت بسیار اندکی با نسل قبلی خود دارد، به دلیل برخی مزایا از جمله سبک بودن و سرعت دشارژ بسیار پایین و معایبی که داشتند، از جمله گران قیمت بودن و چگالی انرژی بسیار پایین‌تر آنها، تغییرات زیادی را در بازار باتری‌های لیتیوم-یونی ایجاد نکردند و هر دو این باتری‌ ها در گوشی‌ها و وسایل مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

باتری

از زمانی که خودرو‌های برقی پدید آمده‌اند، باتری‌های موجود در بازار به دلیل ظرفیت کمتر از نیاز خودرو‌ها و خروجی جریان ضعیفی که ارائه می‌دهند صنعت خودروسازی برقی را چندین سال است که به چالش می‌کشد.
با این حال چندین سال است که در صنعت خودرو‌سازی نیز از نوعی باتری‌های لیتیوم-یونی استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که این باتری‌ها از نوع باتری‌های لیتیوم-یونی می‌باشند ولی ظرفیت بسیار بالایی را دارند و خروجی جریان بسیار بالایی نیز دارند. شرکت‌های بزرگ خودروسازی من جمله شرکت تسلا چندین سالی است که با مشکل باتری‌ ها دست و پنجه نرم می‌کند و تا کنون راه حل قطعی برای آن پیدا نشده است.

اما این نیاز‌ها باعث افزایش پژوهش‌ها بروی باتری‌ های جدید با نام لیتیوم-سولفوری شده است، که در ساختار آنها از گوگرد استفاده شده و نسبت به جایی که اشغال می‌کنند ظرفیت بسیار بالایی را دارند، چگالی انرژی بسیار بالاتری را دارند و بسیار سبکتر و ارزان‌تر هستند. اما تاکنون از این باتری‌ ها استفاده تجاری نشده است.

تمامی باتری‌ هایی که نام برده شد به نحوی از مواد معدنی به دست می‌آیند؛ یعنی استخراج آنها به طبیعت آسیب جدی می‌زند و از همه مهمتر اینکه بعد از استفاده طولانی به شکل مخربی به طبیعت رها می‌شوند و باعث تخریب شدید طبیعت و اکوسیستم موجود در آن می‌شوند؛ از طرفی اکثر باتری‌های قابل شارژی که در قبل گفتیم، سرعت شارژ نسبتا پایینی دارند. این مشکل و نیازی که در سالهای اخیر بوجود آمده است محققان و پژوهشگران را وادار به ساخت نوع جدید از باتری‌ها کرده است.

چند روز پیش گروهی جدید از باتری‌ های قابل شارژ با نام باتری‌ های پروتونی ارگانیک معرفی شدند. این باتری‌ها درون خود دارای ماده‌ای آلی با نام کوئینون هستند که در جاندارانی مانند باکتری‌ها و گیاهان در فرآیند‌هایی نظیر تنفس سلولی و فتوسنتز مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ در نتیجه استخراج این مواد آسیب کمتری به طبیعت می‌زند و از طرفی چون از طریق گیاهان مصرف می‌شود پسماند آنها نیز چندان خطرناک نمی‌باشد. اما تا کنون این باتری‌ها در ظرفیت ۶۰ میلی‌آمپر‌ساعت تولید شده‌اند و شارژ کامل آن نزدیک به ۱۰۰ ثانیه زمان می‌برد. در شرایط فعلی از این باتری‌ ها نمی‌توان استفاده تجاری کرد اما می‌توان به آینده باتری‌ ها امیدوار بود‌.