همه آنچه باید درباره باتری ابزارآلات شارژی بدانید

باتری های شارژی یکی از مهم ترین قطعات ابزارآلات بدون سیم یا شارژی هستند. به همین جهت شناخت نحوه عملکرد و نکته های مهم استفاده از باتری ابزارآلات شارژی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. امروزه در صنایع گوناگون ابزارهای مختلفی به کار گرفته می‌شوند که برخی از این ابزارها از برق ۲۲۰ ولت مستقیم (AC) تغذیه کرده و برخی دیگر از ابزارها با کمک باتری‌های شارژی (DC) فعالیت می کنند.

سال ها استفاده از ابزارهای برقی که مستقیما به منبع برق متصل می‌شدند و برای استفاده از آنها نیاز به وصل سیم دستگاه به پریز برق داشتیم این باور را در میان افراد، حتی افراد حرفه‌ای در صنایع گوناگون به ‌وجود آورده است که ابزارآلات شارژی قدرت یا کیفیت کافی برای بکار گرفتن در فعالیت‌های سنگین را ندارند یا عمر مفید آنها بسیار کمتر از ابزارهای دیگر است.

ابزارهای برقی با اتصال مستقیم، عموماً ابزارهایی خوب و باکیفیت هستند که عمری طولانی نیز دارند اما استفاده از آن‌ها تنها در شرایطی امکان‌پذیر است که برق مستقیم وجود داشته باشد. همین موضوع محیط کاربری ابزار شما را محدود کرده و در نتیجه محیط کار شما را به فضایی کوچک‌تر تبدیل می‌کند. ابزارهای شارژی علی‌الخصوص انواع جدید آن‌ها اما با بهره گیری از باتری ابزارآلات شارژی ابزارهایی با همان قدرت و کیفیت و طول عمر بالا هستند که محدودیتی نیز ندارند و کاربران می‌توانند به راحتی در هر محیطی از آنها استفاده کنند.

باتری چیست؟

باتری قطعه‌‌ای متشکل از یک یا چند سلول الکتروشیمیایی با اتصالات خارجی است که برای تأمین انرژی دستگاه‌های الکتریکی همچون چراغ‌قوه، تلفن‌های همراه و خودروهای برقی بکار گرفته می‌شود. هنگامی که یک باتری در حال تأمین توان الکتریکی است، ترمینال مثبت آن (کاتد) و ترمینال منفی آن (آند) است. ترمینالی که با علامت منفی مشخص شده‌ است منبع الکترون‌هایی است که از طریق یک مدار الکتریکی خارجی به سمت ترمینال مثبت جریان می‌یابند.

هنگامی که یک باتری به یک بار الکتریکی خارجی متصل می‌شود، یک واکنش اکسایش-کاهش واکنش دهنده‌های پر انرژی را به محصولات کم انرژی تبدیل می‌کند و اختلاف انرژی آزاد به عنوان انرژی الکتریکی به مدار خارجی تحویل می‌شود. از گذشته، از اصطلاح “باتری” برای دستگاه‌هایی با چند سلول استفاده می‌شد، با این حال از این اصطلاح همچنان برای دستگاه‌هایی با فقط یک سلول نیز استفاده می‌شود.

باتری‌های اولیه (یکبار مصرف) یکبار استفاده می‌شوند و دور انداخته می‌شوند، زیرا ترکیب شیمیایی مواد الکترود در هنگام تخلیه برگشت‌ناپذیر، دچار تغییر می‌شوند.

یک نمونه معمول از باتری های اولیه، باتری قلیایی است که برای فعال کردن چراغ قوه و بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل بکار گرفته می‌شود. باتری‌ های ثانویه (قابل شارژ) با استفاده از جریان الکتریکی اعمال شده مثل دریل شارژی می‌ توانند چندین بار تخلیه و شارژ شوند. ترکیب شیمیایی اصلی الکترودها را می‌توان با جریان الکتریکی معکوس، بازیابی کرد.باتری‌های اسید-سرب که در وسایل نقلیه تعبیه می‌شوند و باتری‌های لیتیوم-یون که برای تجهیزات الکترونیکی قابل حمل مانند لپ تاپ‌ها و تلفن‌های همراه استفاده می‌شود و باتری ابزارآلات شارژی، نمونه ای از انواع باتری های قابل شارژ موجود در بازار هستند.

انواع باتری

باتری ابزارآلات شارژی در انواع مختلفی تولید می شوند که در ادامه به ارائه توضیح مختصری در مورد هر یک از آن ها خواهیم پرداخت.

باتری لیتیوم-پلیمر (Li-pol)

این نوع باتری نمونه کامل شده باتری های لیتیوم-یون بوده و از نظر خطر انفجار، سایز و وزن نسبت به نوع لیتیوم-یون، بهینه شده است. باتری گوشی های هوشمند و جدید غالباً از این نوع هستند.

باتری نیکل-کادمیوم (Ni-cd)

این باتری ها نسبت به سایر مدل ها عمر بیش تری دارند اما قبل از شارژ مجدد، باید کاملا تخلیه و بعد از آن شارژ شوند. این نوع باتری قیمت پایین تری دارد به همین دلیل طرفداران بیش تری نیز دارد. این نوع باتری نسبت به نوع لیتیوم-یون قوی تر بوده و در مقابل ضربه مقاوم تر است، اما حدوداً 800 بار قابلیت شارژ دارد. وزن این باتری نیز نسبت به نوع لیتیوم-یون بیش تر است.

باتری نیکل-متال-هیدرید(Ni-Mh)

پیش از ظهور باتری لیتیوم-یون، باتری نیکل-متال-هیبرید به‌ عنوان جانشین باتری نیکل-کادمیوم وارد بازار شد تا نواقص آن را رفع کند، اما این جایگزینی موفقیت آمیز نبود. این نوع باتری به مدل نیکل-کادمیوم شباهت دارد و باید برای شارژ مجدد از شارژ خالی باشد. حتی اگر قرار است باتری برای مدتی بدون استفاده رها شود باید با شارژ خالی این اتفاق بیافتد. این مدل وزن کم تری داشته و عمر آن نیز کم تر است. در واقع این نمونه باتری قیمت بالاتری داشته اما مزایایی که از آن انتظار می رفت را ارائه نکرد.

و آخرین و مهم ترین نوع باتری های ثانویه لیتیوم-یون ها هستند که باتری ابزارآلات شارژی بیشتر از این نوع بوده و ویژگی های آن در ادامه به صورت کامل توضیح داده شده است.

 باتری لیتیوم-یون چیست؟

باتری ‌های لیتیوم-یون که از پرکاربردترین انواع باتری های ثانویه هستند به دلیل برخورداری از قابلیت شارژ دوباره، از مهم ترین و پرطرفدارترین باتری ‌های موجود در بازار هستند که روز به روز به محبوبیت آن ها افزوده می شود. این باتری‌ها کاربرد بسیار زیادی در زندگی روزمره‌ بشر دارند که از جمله‌ این کاربردها می توان به استفاده در گوشی ‌های تلفن همراه، لپ تاپ ‌ها و به عنوان باتری ابزارآلات شارژی اشاره کرد و می توان ادعا نمود که با ظهور ماشین ‌های الکتریکی، پیشرفت ‌های زیادی در این حوزه شاهد خواهیم بود.

مبنای اصلی فعالیت باتری لیتیوم-یون، حرکت یون لیتیوم درون باتری است که این حرکت یون ها، باعث انتقال انرژی به درون مدار می شود. در این نوع باتری ها، یون های لیتیوم تمایل بیشتری دارند که در سمت کاتد باشند به همین دلیل هنگام وصل شدن مدار، با انجام فرآیندهای خود به خودی، یون های لیتیوم با عبور از الکترولیت مایع، از سمت آند به سمت کاتد جریان می یابند. همچنین الکترون ها نیز با جریان یافتن درون مدار، از سمت آند به سمت کاتد حرکت کرده و در سمت کاتد به یون های لیتیوم ملحق می شوند تا واکنش اکسایش و کاهش تکمیل گردد. به این فرآیند فرآیند دشارژ باتری گفته می شود.

فرایند شارژ در باتری اما دقیقا برعکس فرایند دشارژ صورت می گیرد. در این فرآیند به دلیل تمایل زیاد یون ها برای ماندن در سمت کاتد، مجبور خواهیم بود که برای جداسازی الکترون ها، از یک منبع تغذیه استفاده کنیم تا واکنش های اکسایش و کاهش در هنگام دشارژ، برعکس شوند.

به عبارت بهتر منبع تغذیه در این جا نقش یک نیروی خارجی را بازی میکند تا یون ها را بر خلاف میل آن ها، از سمت کاتد به سمت آند جا به جا کند.

این نوع باتری بیشتر به عنوان باتری ابزارآلات شارژی برندهای معتبر مورد استفاده قرار می گیرد چرا که در کنار معایب، مزایای بسیاری نسبت به سایر باتری ها دارد. این نوع باتری می تواند شارژ بیشتری را در خود نگه دارد و با ظرفیت مشابه با حداکثر توان و در مدت زمان بیشتری کار کند. مدارهایی که در این نوع باتری وجود دارند اجازه نمی دهند تا باتری بیش از حد شارژ و یا تخلیه شارژ شود. این مدل در دماهای مختلف حتی در سرما عملکرد خوبی دارد و به محیط زیست آسیب نمی رساند.

این مدل که باتری ابزارآلات شارژی نیز عموما از همین نوع است نسبت به سایر باتری ها قیمت بالاتری دارد اما در مقابل وزن و حجم کمتری به ابزار اضافه می کند. تعداد دفعات شارژ این نوع باتری به طور متوسط 1500 بار می باشد. زمان شارژ این نوع باتری نیز نسبت به سایر مدل ها کم تر بوده و اصطلاحاً فست شارژ است. شارژر این نوع باتری با سایر مدل ها تفاوت دارد و برای جلوگیری از احتمال انفجار، بسیار دقیق طراحی شده است. برای عمر بیش‌تر باتری بهتر است همیشه آن را در حالت پر و نیمه پر نگه دارید و مراقب باشید که باتری لیتیوم-یون هیچگاه نباید ضربه ببیند.

مزایای استفاده از باتری لیتیوم-یون

• این مدل باتری ها به صورت کامل با محیط زیست سازگار بوده و هیچ گونه خطری برای آن ندارند و حتی در طبیعت به سادگی تجزیه می شوند.
• این مدل وزن کم تری نسبت به انواع دیگر دارد.
• باتری لیتیوم-یون دچار تأثیر حافظه نمی شود و به همین دلیل به عنوان باتری ابزارآلات شارژی بکار گرفته می شود.
• در دمای پایین و محیط های سرد، عملکرد مناسبی دارد.
• در صورت بلااستفاده ماندن، مدت زمان دیرتری تخلیه بار در آن اتفاق می افتد.

معایب استفاده از باتری لیتیوم-یون

• قیمت این مدل باتری ابزارآلات شارژی از انواع دیگر بیشتر است.
• در صورت قرار گرفتن در معرض اشتعال، قابلیت انفجار دارد.
• عمر کمتر یا یکسانی نسبت به انواع دیگر دارد.

آشنایی با مفاهیم مرتبط به باتری ابزارآلات شارژی

برای شناخت بیشتر انواع باتری ها، نحوه عملکرد آن ها و مقایسه باتری ابزارآلات شارژی مختلف با یکدیگر ابتدا باید با مفاهیم مرتبط با این قطعات آشنا شوید. مفاهیمی همچون ولتاژ، ظرفیت و… که در ادامه توضیح کوتاهی راجع به هر یک ارائه شده است.

ظرفیت باتری ابزارآلات شارژی

معمولاً هر باتری از یک یا چند سلول کوچک داخلی تشکیل شده‌ است، در باتری ‌ها ممکن است سلول ‌ها 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 ماده ‌ای الکترولیت (شامل یون ‌های مثبت و یون ‌های منفی) که رسانای الکتریکی است به هم متصل‌ هستند.

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 یون ‌های مثبت حرکت می ‌کنند و به تدریج یون‌ های مثبت (که در اینجا حفره‌ ها هستند) را خنثی می ‌کنند. با گذشت زمان یون ‌های مثبت بیشتری خنثی شده و به تدریج انرژی باتری کم شده و مقاومت داخلی آن افزایش پیدا می کند در این حالت بعد از گذشت مدت زمانی که معمولاً با آمپر ساعت باتری مشخص می ‌شود باتری به صورت کامل تخلیه می ‌شود.

مثلاً یک باتری ابزارآلات شارژی با ظرفیت باتری ۶۰ آمپر ساعت می‌ تواند ۶ آمپر را تا ده ساعت تأمین کند، این باتری بعد از گذشت ۵ ساعت و با کشیدن جریان ۱۲ آمپر از آن به صورت کامل تخلیه می ‌شود. با کاهش جریان دریافتی از باتری می ‌توان مدت زمان کارایی آن را افزایش داد، در این حالت باید پارامترهایی مانند دما، لرزش 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.

ولتاژ باتری ابزارآلات شارژی

به زبان ساده می توان گفت ولتاژ، یک نیرو یا انرژی الکتریکی است که انتقال بار الکتریکی از یک نقطه به نقطه ای دیگر را انجام می دهد. در حقیقت ولتاژ نیرویی است که باعث ایجاد جریان الکتریکی در مدار یا سیم می شود. واحد اندازه گیری ولتاژ، ولت می باشد که با نماد V نمایش داده می شود.

لازم است بدانید ولتاژ باتری به جنس مواد و ماهیت واکنش ها بستگی دارد.

در واقع اساسی ترین ویژگی یک باتری ابزارآلات شارژی، ولتاژ آن است که به معنای یک نیروی درونی جهت کشاندن الکترون ها از سمت آند به سمت کاتد می باشد. به عبارت بهتر، ولتاژ مانند یک نیروی ذاتی عمل می کند و موجب حرکت الکترون ها از یک نقطه به نقطه دیگر باتری می شود. هرچه این نیرو بیشتر باشد، حرکت الکترون ها به سمت دیگر باتری به راحتی انجام میشود. در صورت یکسان بودن سایر پارامترها، هرچه ولتاژ یک باتری ابزارآلات شارژی بیشتر باشد، انرژی آن نیز افزایش می یابد.

برای درک بهتر این پارامتر یک وسیله برقی همانند لامپ را در نظر بگیرید. برای روشن کردن این وسیله لازم است که آن را میان دو نقطه که دارای اختلاف پتانسیل هستند، قرار داد. جهت روشن کردن یک لامپ نیز باید آن را بین قطب های یک باتری که از اختلاف پتانسیل 1.5 ولت برخوردار است، وصل کنید تا نیروی لازم برای روشن کردن لامپ فراهم شود.

عمر باتری ابزارآلات شارژی

منظور از عمر باتری در اصل تعداد دفعات پر شدن آن به صورت کامل تا هنگام تعویض باتری است.

مدت زمان شارژ و دشارژ باتری ابزارآلات شارژی

به مدت زمانی که طول می کشد که باتری ابزارآلات شارژی بعد از اتصال به برق پر شود، زمان شارژ و به مدت زمان خالی شدن آن نیز دشارژ می گویند. زمان شارژ باتری ها معمولا بر اساس استفاده متفاوت می باشد. بعضی از کیت های شارژ باتری دارای چراغ نشانگر میزان شارژ هستند که مقدار شارژ باتری را با عدد یا LED های رنگی به کاربر نشان می دهد.

اثر حافظه باتری ابزارآلات شارژی

باتری را کامل شارژ کنید و اجازه دهید کامل خالی شود! این نکته بسیار مهمی است که از آن تحت عنوان اثر حافظه یاد می‌کنند.

اثر حافظه به این معنی است که باتری شارژی رفتار شما برای شارژ و دشارژ را پس از مدتی ذخیره می‌کند!

 این مفهوم را با ارائه مثالی توضیح می دهیم:

 تصور کنید شما باتری شارژی دستگاه خود را کامل شارژ می ‌کنید و پس از استفاده ۵۰ درصدی از آن دوباره آن را شارژ می کنید و باتری کامل شارژ می ‌شود و دوباره بعد از اینکه باتری ۵۰ درصد از شارژ خود را از دست داد اقدام به شارژ دوباره می ‌کنید. اگر این کار را به صورت مکرر انجام دهید، باتری ۵۰ درصد از سلول‌ های خود را از دست می‌ دهد و فقط از ۵۰ درصد باقیمانده استفاده می‌کند.

حتی اگر چراغ نشانگر میزان شارژ باتری در هر بار که آن را شارژ می ‌کنید ۱۰۰ درصد شارژ را نشان دهد، اما در واقع به ‌اندازه ۵۰ درصد شارژ شده است. به این اتفاق در باتری ابزارآلات شارژی اثر حافظه می گویند.

خود تخلیه گی باتری ابزارآلات شارژی

در صورتی که از باتری استفاده نکنیم، به طور خودکار و طبیعی شارژ خود را از دست می دهد که به این موضوع خود تخلیه گی گفته می شود و مدت زمان رخداد آن برای انواع مختلف باتری یکسان نیست.

راهنمای نگهداری از باتری های لیتیوم-یون

• مراقب باشید که به هیچ عنوان به باتری لیتیوم یون ضربه نزنید. به عبارتی ورود ضربه شدید به باتری باعث خراب شدن آن خواهد شد.
• معمولاً برندهای تولید کننده ابزار به همراه ابزار شارژی خود دو عدد باتری عرضه می‌کنند. گاهی برخی از کاربران که کمتر از ابزار شارژی استفاده می‌کنند یکی از باتری‌ها را برای استفاده حال حاضر خود در نظر می‌گیرند و باتری دیگر را به عنوان باتری یدک نگهداری می‌کنند تا در آینده بتوانند آن را بکار ببندند. اما نکته جالب توجه این است که این کار نتیجه‌ ای جز خراب شدن باتری در بر نخواهد داشت. به عبارتی اگر یک باتری لیتیوم-یون را به مدت طولانی در گوشه‌ای بدون استفاده قرار دهید شک نکنید که خراب خواهد شد.
• برخی کارشناسان نیز معتقدند که با پوشاندن باتری در داخل کیسه نایلونی و نگهداری از آن در محیطی سرد همچون یخچال می توان از خراب شدن آن جلوگیری کرد.

• اجازه دهید شارژ باتری به پایان برسد و دوباره آن را به صورت کامل شارژ کنید تا باتری در بهینه ‌ترین حالت ممکن شارژ شود.
• حتماً بعد از خرید یک ابزار شارژی کاتالوگ و دفترچه راهنمای محصول را مطالعه کنید و از روش شارژ اولیه آن آگاه شوید. به‌عنوان مثال برخی از باتری ها نیاز دارند که در شارژ اولیه به مدت 12 ساعت شارژ شوند و سپس آماده بهره گیری خواهند بود.

---

سؤالات متداول

جمع بندی