باتریها معمولاً در وسایل خانگی و برای کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند. هر باتری برای هدف مشخصی طراحی میشود و براساس نیاز مورد نظر میتواند مورد استفاده قرار گیرد. عمدتاً دو نوع باتری وجود دارد: پیل‌‌های اولیه و ثانویه. هر چند، باتریها را میتوان به چهار دسته اصلی یعنی پیل اولیه، پیل ثانویه، پیل سوختی و پیل یدک نیز دسته‌‌بندی کرد.
پیل اولیه (باتریهای غیر قابل شارژ)
باتریهای غیر قابل شارژ به عنوان باتریهای اولیه یا پیل اولیه شناخته میشوند. باتریهای اولیه، آن‌هایی هستند که وقتی انرژی ذخیره شده آن‌ها یک بار به طور کامل استفاده میشود، نمی‌‌توان دوباره از آن‌ها استفاده کرد. این باتریها توسط هیچ منبع خارجی نمی‌‌توانند مجدداً انرژی ذخیره کنند. به همین دلیل است که پیل‌‌های اولیه را باتریهای یک بار مصرف می‌‌نامند.
عامل اصلی کاهش طول عمر باتریهای اولیه این است که در طول استفاده، قطبیده میشوند. برای طولانی کردن عمر باتریها با کاهش اثر قطبش، از واقطبیدگی شیمیایی استفاده میشود؛ یعنی اکسید کردن هیدروژن با آب به وسیله اضافه کردن عامل اکسیدکننده به پیل. به عنوان مثال، در پیل روی-کربن و لکلانشه از منگنز دی اکسید و در پیل بانسن (Bunsen) و گرو (Grove) از نیتریک اسید استفاده میشود.
چند کاربرد پیل‌‌های اولیه به صورت زیر است:
* ساعت و اسباب‌‌بازی‌‌ها
* وسایل خانگی کوچک
* رایانه‌‌های شخصی
* اینورترها و چراغ‌‌های قابل حمل ضروری
انواع باتری های غیر قابل شارژ عبارتند از:
* باتری روی-کربن
* قلیایی
* پیل‌‌های لیتیومی
* پیل‌‌های نقره اکسید
* پیل‌‌های روی-هوا
باتری روی-کربن
باتریهای روی-کربن نخستین باتریهای خشک تجاری هستند که نیروی خیلی کمی را تأمین می‌‌کنند و به عنوان پیل خشک شناخته میشوند. یک میله کربنی در باتری قرار می‌‌گیرد که جریان را از الکترود دی اکسید منگنز جذب میکند. این امر میتواند ۱٫۵ ولت DC تولید کند. این نوع باتریها در چراغ قوه، رادیو و ساعت دیواری مورد استفاده قرار میگیرند.
باتری آلکالین
باتری آلکالین نیز یک باتری سلولی خشک است که از آند روی و کاتد دی اکسید منگنز تشکیل شده است. باتری آلکالین با قوطی فولادی بسته شده و قسمت بیرونی بخش داخلی با دی اکسید منگنز پر شده است. الکترولیت روی و هیدروکسید پتاسیم در مرکز باتری وجود دارد. باتریهای آلکالین نسبت به سایر باتریها چگالی بالاتری دارند. این باتریها معمولاً در پخش‌کننده‌های صوتی، رادیو و چراغ قوه‌ها استفاده میشوند.
باتری لیتیومی
باتریهای پیل لیتیومی (Lithium Cell) به شکل سکه‌‌ای یا دکمه‌‌ای به بازار عرضه میشوند. این باتریها مقدار ولتاژ بیشتری (۳ ولت) نسبت به باتریهای روی، قلیایی و منگنز تولید می‌‌کنند. پیل‌‌های لیتیومی کوچک‌تر و سبک‌‌تر هستند و طول عمر بیشتری دارند (تقریباً 10 سال). مقاومت داخلی این باتریها بالا بوده و قابل شارژ نیستند. متداول‌‌ترین پیل سکه‌‌ای مورد استفاده در تعدادی از وسایل الکترونیکی، CR2032 است که مقدار ولتاژ خروجی آن ۳ ولت است.
باتری نقره اکسید
باتریهای نقره اکسید (Silver Oxide)، باتری‌‌هایی کم‌توان با ظرفیت بالا هستند. ظاهر این باتریها شبیه پیل‌‌های جیوه‌‌ای است و نیرو محرکه الکتریکی (EMF) آن‌ها بیشتر از ۱٫۵ ولت است. کاتد این باتری از نقره اکسید و الکترولیت موجود در داخل آن از پتاسیم یا سدیم هیدروکسید ساخته میشود. از آنجایی که فلز نقره گران است، این باتری کاربردهای خیلی محدودی دارد.
پیل‌‌های نقره اکسید ویژگی‌‌های بسیار خوبی دارند که عبارتند از:
* آب‌‌بندی منحصر به فرد ساختار این باتری باعث میشود که در برابر نشت کردن بسیار مقاوم باشد.
* ولتاژ خروجی ثابت داده شده توسط باتری برای تخلیه پایدار مفید است.
* استفاده از آنتی‌‌اکسیدان‌‌ها به چگالی انرژی بالا در باتری کمک میکند.
از کاربردهای پیل نقره اکسید میتوان به موارد زیر اشاره کرد؟
* دستگاه‌‌های IOT
* ساعت‌‌های الکتریکی
* ابزار دقیق
* وسایل پزشکی
باتری روی-هوا
باتری روی-هوا (Zinc Air) در مدت 5 دقیقه درست پس از باز شدن به ولتاژهای عملکرد کامل می‌‌رسد. این باتریها از نوع باتریهای اولیه با طراحی قابل شارژ هستند. مقدار اکسیژن موجود در هوا به عنوان جرم فعال باتری عمل میکند. در این باتری، کاتد یک بدنه پرمنفذ است که از کربن ساخته شده و به هوا دسترسی دارد. ولتاژ خروجی این پیل ۱٫۶۵ ولت است. در حین تخلیه، توده‌‌ای از ذرات روی، آند پرمنفذی را تشکیل می‌‌دهد که با الکترولیت اشباع شده است. اکسیژن موجود در هوا با یون هیدروکسیل واکنش داده که منجر به تولید زینکات میشود. زینکات نیز روی اکسید و آب را تولید میکند که به الکترولیت باز می‌‌گردد.
پیل ثانویه (باتریهای قابل شارژ)
باتریهای قابل شارژ به عنوان پیل ثانویه شناخته میشوند. این نوع باتریها را میتوان با وصل کردن به شارژ، بارها و بارها مورد استفاده قرار داد و قبل از اینکه نیاز به تعویض باتری باشد، استفاده‌‌های متعددی از آن کرد. هزینه اولیه باتریهای قابل شارژ معمولاً بیشتر از باتریهای یک بار مصرف است، اما مجموع هزینه مالکیت و اثر زیست محیطی این باتریها کمتر است، زیرا میتوان قبل از نیاز به تعویض، آن‌ها را چندین بار به صورت ارزان مجدداً شارژ کرد.
باتری سرب-اسید
سرب-اسید (Lead Acid) یک نمونه خیلی رایج از باتریهای قابل شارژ است. معمولاً برای ذخیره انرژی خورشیدی از این باتریها استفاده میشود، زیرا کیفیت باتریهای سرب-اسید، آن‌ها را از سایر باتریها متمایز می‌‌سازد. این باتریها جریان زیادی تولید می‌‌کنند و در اتومبیل‌‌ها مورد استفاده قرار میگیرند. هنگامی که باتری از کار می‌‌افتد، میتوان آن را بازیافت کرد. در واقع، حدود 93 درصد سرب باتری برای بازیافت دوباره مورد استفاده قرار می‌‌گیرد تا باتریهای سرب-اسید جدید ساخته شوند.
باتری لیتیوم-یون
از آنجایی که این باتریها چگالی توان بالایی دارند، معمولاً در الکترونیک از آن‌ها استفاده میشود. این باتریها می‌‌توانند 150 وات-ساعت انرژی را در یک کیلوگرم از جرم خود ذخیره کنند. هنگام تخلیه، یون‌‌های لیتیوم از الکترود منفی به سمت الکترود مثبت و در جهت مخالف حرکت می‌‌کنند. توجه داشته باشید که داغ شدن باتری میتواند منجر به آسیب‌‌دیدگی و آتش گرفتن آن شود.
انتخاب باتری مناسب بر اساس مصرف
انتخاب باتری مناسب بر اساس استفاده‌‌ای که از آن میکنیم، برای جلوگیری از آسیب دیدن وسایل بسیار مهم است. هنگام انتخاب باتری مناسب باید به نکاتی توجه کنیم که در اینجا به برخی از آن‌ها اشاره میکنیم.
اولیه یا ثانویه: این یکی از مهم‌‌ترین عوامل در انتخاب نوع باتری مناسب برای وسایل است. میتوان از باتری اولیه برای مصارف موردی و در وسایل در دسترس مانند اسباب‌‌بازی‌‌ها و غیره استفاده کرد. اما اگر از وسیله‌‌ای برای مدت زمان طولانی استفاده میشود، باتریهای قابل شارژ یا ثانویه مناسب‌‌تر خواهند بود.
محدوده دمایی: انتخاب باتری مناسب با دمای مناسب به شما کمک میکند تا خطر گریز حرارتی کاهش یابد. باتریهای لیتیوم-یون می‌‌توانند در محدوده دمایی 20 تا 45 درجه سلسیوس شارژ شوند. شارژ بیش از حد، دمای بالا هنگام شارژ و اتصال کوتاه ممکن است منجر به انفجار باتریها شود و در نهایت به وسیله صدمه بزند.
دوام: دوام باتری بیشتر به دو عامل بستگی دارد: طول عمر شارژ و طول عمر کل. علاوه بر این، عوامل فیزیکی باتری نیز بر طول عمر آن تأثیر خواهد گذاشت.
چگالی انرژی: مقدار کل انرژی ذخیره شده در باتری در واحد حجم، چگالی انرژی نامیده میشود. چگالی انرژی، پایداری باتری را تعیین میکند. به عبارت دیگر، مشخص میکند که دوام باتری تا شارژ مجدد بعدی چقدر است.
ایمنی: انتخاب باتری باید بر اساس دمای عملکرد آن باشد. بعضی مواقع، دمای باتری از حد فراتر می‌‌رود و ممکن است به اجزای وسیله آسیب بزند. همچنین، در صورتی که دمای وسیله بیش از حد بالا باشد، ممکن است کارایی آن کاهش یابد.
سایر مواردی که باید هنگام خرید باتری به آن‌ها توجه کرد، عبارتند از:
* شیمی پیل
* اندازه و شکل فیزیکی
* قیمت
* قابلیت اطمینان