ما أنواع البطاريات

البطاريّة

البطاريّة (بالإنجليزية: Battery) هي وحِدة أو أكثر تُستخدم لإنتاج الطّاقة الكهربائيّة عن طريق تحويل الطّاقة الكيميائيّة المخزّنة في الخلايا الكهروكيميائية داخل البطاريّة إلى طاقة كهربائيّة. توفر البطاريات مصدراً محمولاً للطاقة الكهربائيّة، دون الحاجة إلى وجود أسلاك ومنافذ كهربائيّة، ممّا يجعل العديد من وسائل الراحة الحديثة في متناول اليد، استُخدمت البطاريّة منذ اختراعها على يد الفيزيائيّ الإيطاليّ أليساندرو فولتا (Alessandro Volta) عام 1799م في العديد من الأجهزة، مثل: السّاعات، والهواتف الذّكية، والحواسيب المحمولة، والمنبّهات، وماكينة الحلاقة الكهربائيّة، ومشغّلات الموسيقى، وغيرها الكثير.^[١][٢]

أنواع البطاريات

يمكن تصنيف البطاريات اعتماداً على خصائصها الكهربائيّة إلى نوعين رئيسيَّين، وهما:^[١][٣]

• البطاريات الأساسيّة (بالإنجليزيّة: Primary Batteries): هي بطاريات تُستخدَم مرّةً واحدةً فقط ولا يمكن إعادة شحنها، ومنها:
  • البطاريات القلويّة (بالإنجليزيّة: Alkaline Batteries): تُعدّ البطاريات القلويّة من أكثر البطاريات شيوعاً في العالم، وتتميز بأنّ كثافة طاقتها مرتفعة، وفترة صلاحيتها طويلة. تتألف البطاريّة القلويّة من قطبَين كهربائيّين: قطب سالب مكوّن من الزنك، وقطب موجب مكوّن من ثاني أكسيد المنغنيز، وتُسمّى البطاريّة القلويّة بهذا الاسم لأنها تحتوي على كهرل قلوي مُكوّن من هيدروكسيد البوتاسيوم، وتُستخدم هذه البطارية في أجهزة التحكم عن بعد، والكاميرات الرقميّة، والسّاعات، وأجهزة الراديو، ومُشغّلات الموسيقى، وتتوفّر بالأحجام (AA,C,D).
  • بطاريّة الزّنك والكربون، أو البطاريّة الجافّة (بالإنجليزيّة: Zinc-Carbon Batteries): تتكوّن البطاريّة الجافة من علبة من الزّنك تُمثّل القطب السّالب، وقضيب من الكربون يُمثّل القطب الموجب، ويُحاط هذا القضيب بمزيج من مسحوق الكربون وأكسيد المنغنيز لتحسين توصيل الكهرباء، أمّا الكهرل فهو خليط من كلوريد الأمونيوم وكلوريد الزّنك. يبلغ جهد بطاريّة الزنك والكربون ما يقارب 1.5 فولت، ويتميز هذا النوع من البطاريات بالمتانة، ومدّة صلاحيتها الطّويلة، وثمنها الرخيص، إلا أنّها لا تعمل جيّداً عند انخفاض درجات الحرارة. تُستخدم البطاريات الجافّة لتشغيل الألعاب، والسّاعات، وأضواء الفلاش، وأجهزة التحكم عن بعد، وتتوفر بالأحجام (AAA,AA,C,D).
  • بطاريات الزّئبق (بالإنجليزيّة: Mercury Batteries): تتكوّن بطاريّة الزّئبق من أكسيد الزّئبق وثاني أكسيد المنغنيز، وتولّد جهداً لا يقلّ مقداره عن 1.35 فولت. من الجدير بالذّكر أنّ بطاريّات الزّئبق قليلة الشعبيّة لاحتوائها على الزّئبق السّام، وانخفاض إنتاج التّيار الكهربائيّ فيها.
  • بطاريات أكسيد الفضة (بالإنجليزيّة: Silver Oxide Batteries): تتكوّن من أكسيد الفضة الذي يعمل كقطب موجب، والزّنك الذي يعمل كقطب سالب، والكهرل الذي يكون عادةً هيدروكسيد البوتاسيوم، أو هيدروكسيد الصّوديوم، وتتميّز بطاريات أكسيد الفضة بأنّها تتوفر بأحجام مختلفة، إلا أنّها مُكلفة، وهي مناسبة لتشغيل الأجهزة الكهربائيّة التي تحتاج تياراً كهربائياً منخفضاً.
• البطاريات الثانويّة (بالإنجليزيّة: Secondary Batteries): هي بطاريات قابلة للشحن عدة مرات اعتماداً على نوع البطاريّة، ومنها:
  • بطاريات الرّصاص الحمضيّة (بالإنجليزيّة: Lead–Acid Battery): تم اختراع هذا النّوع من البطاريات في ثمانينات القرن العشرين، وهي بطاريات كبيرة الحجم ثقيلة الوزن، تتكون من الرّصاص الذي يمثّل القطب السّالب، وثاني أكسيد الرّصاص الذي يمثّل القطب الموجب، ويتكوّن الكهرل من حمض الكبريتيك عندما تكون البطاريّة مشحونة، وكبريتات الرّصاص الثّنائي، والماء عندما تكون البطاريّة غير مشحونة. تُستخدَم بطاريات الرّصاص الحمضية لبدء تشغيل بادئ الاشتعال في السّيارات.
  • بطاريات أيون الليثيوم (بالإنجليزيّة: Lithium-Ion Battery): توجد أنواع مختلفة من بطاريات أيون الليثيوم، إلا أنّ أشهرها البطاريات التي يتكون قطبها الموجب من أكسيد ليثيوم كوبالت، ويتكوّن قطبها السّالب من الكربون، وتُستخدَم هذه البطاريات غالباً في الأجهزة عالية الأداء، مثل: الكاميرات الرقمية، والهواتف المحمولة، والسّيارات الكهربائيّة.

ويمكن تصنيف البطاريات اعتماداً على نوع الكهرل الذي تتكوّن منه إلى نوعين:^[٤]

• البطاريّة أو الخلية الجافة (بالإنجليزيّة: Dry Cell): يتكون الكهرل في البطاريات الجافة من عجينة رطبة بما يكفي فقط لتدفق التيّار الكهربائي خلاله، وأكثر أنواعها شُهرةً هي بطاريّة الزنك والكربون، وبطاريات الليثيوم، وتتميّز البطاريات الجافة بسهولة الاستخدام، وإمكانية تخزينها فتراتٍ طويلةً؛ لأنّ معدل تفريغها منخفض.
• البطاريّة، أو الخلية السّائلة (بالإنجليزيّة: Wet Cell): تُسمّى البطاريّة السّائلة بهذا الاسم لاحتوائها على كهرل في الحالة السّائلة، والذي يكون غالباً محلول حمض الكبريتيك، والماء. من عيوب البطاريات السّائلة ثِقل وزنها، وخطورة استخدامها إذا تعرّض غلافها الخارجي للتآكل، وتسرّبت مكوناتها الكيميائية للخارج. وتوجد بطاريات سائلة ثانويّة مثل بطاريات الرّصاص الحمضية التي تُعرَف باسم بطاريات السّيارات، أمذا البطاريات السائلة الأوليّة، فمنها:
  • خلية دانيال (بالإنجليزيّة: Daniell Cell).
  • خلية ليكلانش (بالإنجليزيّة: Leclanche cell).
  • خلية غروف (بالإنجليزيّة: Grove cell).
  • خلية بنسن (بالإنجليزيّة: Bunsen cell).
  • خلية حمض الكروميك (بالإنجليزيّة: Chromic acid cell).
  • خلية كلارك (بالإنجليزيّة: Clark cell).
  • خلية وستون (بالإنجليزيّة: Weston).

تركيب البطاريّة

تتركب البطاريّة بشكلٍ عام من الأجزاء الآتية:^[٥]

• صندوق معدني أو بلاستيكي: يُمثّل الجزء الخارجي للبطاريّة.
• أقطاب كهربائية (بالإنجليزيّة: Electrodes): تحتلّ معظم المساحة الداخليّة للصندوق، وفيها تحدث التّفاعلات الكيميائيّة التي تولّد التّيار الكهربائي، ويُرمَز للقطب الموجب (بالإنجليزيّة: Cathode) بالرمز (+)، ويُرمَز للقطب السّالب (بالإنجليزيّة: Anode) بالرمز (-). في البطاريات من النوع (AA,C,D)، يكون القطبان عند طرفي البطاريّة، أمّا في بطاريات السّيارات فيكون القطب السّالب جانب القطب الموجب على الجزء العلويّ من البطاريّة.
• الفاصل (بالإنجليزيّة: Separator): هي مادّة تفصل القطب الموجب عن القطب السّالب، وتمنع حدوث تلامس بينهما.
• الكهرل (بالإنجليزيّة: Electrolyte): هو الوسط الذي يسمح بمرور الشّحنات الكهربائيّة بحريّة بين الأقطاب.
• المُجمّع (بالإنجليزيّة: Collector): هو المكون الذي يجمع التّيار الكهربائي، ويوصله من البطاريّة إلى الأجهزة الكهربائيّة.

المراجع

1. ^ ^{أ ب} “Types of Batteries and Their Applications”, Bright Hub Engineering , Retrieved 27-8-2017. Edited.
2. ↑ MARSHALL BRAIN, CHARLES BRYANT, CLINT PUMPHREY، “How Batteries Work”، How Stuff Works ، Retrieved 27-8-2017. Edited.
3. ↑ MARSHALL BRAIN, CHARLES BRYANT , CLINT PUMPHREY, “How Batteries Work”، How Stuff Works, Retrieved 28-8-2017. Edited.
4. ↑ Pabasara (21-2-2017), “Difference Between Dry Cell and Wet Cell”، Pediaa.Com, Retrieved 28-8-2017. Edited.
5. ↑ MARSHALL BRAIN, CHARLES BRYANT , “How Batteries Work”، How Stuff Works, Retrieved 28-8-2017. Edited.