1. تعريف وتصنيف البطاريات
تصنيف البطاريات
- من خلال طبيعة العمل: البطاريات الأولية (غير -قابلة لإعادة الشحن)، والبطاريات الثانوية (قابلة لإعادة الشحن)، وخلايا الوقود.
- حسب نوع الإلكتروليت: البطاريات الحمضية، البطاريات القلوية، بطاريات الإلكتروليت العضوية، وبطاريات الإلكتروليت الصلبة.
- بواسطة مواد القطب الموجب والسالب: بطاريات الرصاص-الحمضية، بطاريات النيكل-الكادميوم، بطاريات النيكل-هيدريد المعدن، بطاريات الليثيوم-أيون، إلخ.
2. التركيب الأساسي للبطاريات
- القطب الموجب: يخضع لتفاعل اختزال ويكتسب إلكترونات
- القطب السالب: يخضع لتفاعل أكسدة ويفقد إلكترونات.
- المنحل بالكهرباء: يوصل الأيونات ولكنه عازل للإلكترونات
- الفاصل: يعزل الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة لمنع حدوث دوائر قصيرة مع السماح للأيونات بالمرور من خلالها
- الغلاف الخارجي: يحمي الهيكل الداخلي للبطارية
3. مبدأ عمل البطاريات
- عملية التفريغ: يتم تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، وتتدفق الإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب عبر الدائرة الخارجية.
- عملية الشحن: يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية، وتتدفق الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب عبر الدائرة الخارجية.
4. مؤشرات الأداء الرئيسية للبطاريات
- الجهد: فرق الجهد بين القطبين الموجب والسالب للبطارية
- السعة: قدرة البطارية على تخزين الشحنة الكهربائية، بوحدة أمبير-ساعة (Ah).
- كثافة الطاقة: كمية الطاقة المخزنة لكل وحدة كتلة أو حجم البطارية، بوحدات الواط-ساعة لكل كيلوغرام (Wh/kg) أو الواط-ساعة لكل لتر (Wh/L).
- كثافة الطاقة: كمية الطاقة التي يمكن إخراجها لكل وحدة كتلة أو حجم البطارية، بوحدات واط لكل كيلوغرام (W/kg) أو واط لكل لتر (W/L).
- دورة الحياة: عدد المرات التي يمكن فيها شحن البطارية وتفريغها بشكل متكرر
- معدل التفريغ الذاتي-: المعدل الذي تنخفض به سعة البطارية أثناء التخزين.
- السلامة: قدرة البطارية على تجنب المخاطر في ظل الظروف المسيئة (مثل الشحن الزائد، والتفريغ الزائد-، والدائرة القصيرة، ودرجة الحرارة المرتفعة، وما إلى ذلك).
