الـبـطـاريـاتـے و أنواعـهـا

البطاريات هي عبارة عن وحدات تخزين الطاقة. و تستخدم بشكل شائع في كافة التطبيقات التي تحتاج إلى تخزين الطاقة. و تقوم البطاريات بتخزين الطاقة في صورة كهروكيميائية و هي عبارة عن تخزين الطاقة بين الصورتين الكهربائية و الحرارية مع إمكانية التحويل بإتجاه واحد بفاعلية تحويل تتراوح عادة بين 85 – 90%.

و يمكن تقسيم البطاريات الكهروكيميائية إلى نوعين أساسين و هما كالتالي،

البطاريات الأساسية (Primary Batteries)
و هي التي تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. و يكون التفاعل في هذا النوع غير معكوس. و تنتهي دورة حياة هذا النوع من البطاريات بتفريغها تماما من الطاقة، بحيث تصبح غير صالحة للإستعمال. و بالتالي، فهي تستخدم في التطبيقات التي تحتاج إلى كثافة عالية في الطاقة لمرة واحدة فقط.

البطاريات الثانوية (Secondary Batteries)
و هي التي تعرف أيضا بالبطاريات القابلة للشحن. حيث أن التفاعل الكيميائي في هذا النوع من الممكن عكسه. فبعد تفريغ هذه البطارية من الطاقة، يمكن إعادة شحنها عن طريق تمرير تيار مستمر خلالها من مصدر خارجي. و بالتالي، فإن هذه البطاريات تقوم بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية و هي في وضعية التفريغ (Discharging Mode). أما في وضعية الشحن (Charging Mode) فإنها تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية. و من الجدير ذكره بأنه في كلا الوضعين تتحول نسبة ضئيلة من الطاقة إلى حرارة. و عادة ما تتراوح فاعلية هذا النوع من البطاريات بين 70 – 80%.

أنواع البطاريات الثانوية
هناك ستة أنواع أساسية من البطاريات القابلة للشحن حسب نوع الكهروكيميائية المستخدمة. و هم كالتالي،

*
Lead-Acid (Pb-Acid)
*
Nickel-Cadium (NiCd)
*
Nickel-metal hydride (NiMH)
*
Lithium-Ion (Li-Ion)
*
Lithium-polymer (Li-poly)
*
Zinc-air

يعتمد متوسط فرق الجهد خلال التفريغ على الكهروكيميائية. و كما هو موضح في الجدول المرفق أدناه، فإن إختيار نوع البطارية (الكهروكيميائية) للإستخدام في تطبيق ما يحدد و يغير أداء و سعر هذا التطبيق.

تعريفات عامة
سعة الأمبير- ساعة (Ampere-Hour Capacity)
و هو ناتج ضرب التيار بالزمن. و هو عبارة عن كمية الكهرباء (الطاقة) التي يمكن فعليا سحبها من البطارية. و تعتمد على عدد و تصميم الألواح في البطارية.

سعة الكيلوات – ساعة (Kilowatt Hour Capacity)
و هو عبارة عن كمية القدرة ((الفولتية*الأمبير*ساعة) مقسومة على 1000) التي يمكن سحبها من البطارية.

حياة البطارية (Battery Life)
و هي عبارة عن عدد المرات التي يمكن للبطارية أن تشحن و تفرغ فيها قبل أن تفقد القدرة على تزويد الأحمال بالطاقة الكافية لتشغيلها. و تسمى التفريغة الكاملة الواحدة و الشحن الكامل الواحد بالدورة (Cycle) و تعتمد دورة البطارية على التالي،

*
تركيب البطارية
*
طريقة الشحن
*
الصيانة
*
التشغيل

مميزات الأداء
يمكن تحديد المميزات الأساسية لأداء أي بطارية و التي تؤثر أيضا على تصميمها بالتالي،

*
فولتية الشحن/التفريغ (Charge/Discharge Voltage)
*
نسبة الشحن/التفريغ (Charge/Discharge Ratio)
*
فاعلية الطاقة (Energy Efficiency)
*
المقاومة الداخلة (Internal Resistance)
*
فاعلية الشحن (Charging Efficiency)
*
التفريغ الذاتي (Self-Discharging)
*
تأثيرات الحرارة (Effects of Temperature)