ظرفیت باتری چیست ؟

ظرفیت باتری حداکثر میزان انرژی را ارائه می دهد که می تواند از باتری تحت شرایط مشخص معینی استخراج شود.

ظرفیت باتری میزان شارژ ذخیره شده توسط باتری است (آمپر- ساعت) و با جرم فعال ماده تعیین می شود. ظرفیت باتری حداکثر میزان انرژی را ارائه می دهد که می تواند از باتری تحت شرایط مشخص معینی استخراج شود. ظرفیت های واقعی ذخیره انرژی باتری می تواند به طور معنی داری از ظرفیت صوری آن متفاوت باشد. ظرفیت باتری به شدت به عمر و گذشته تاریخی باتری، شارژ شدن یا تخلیه شدن باتری و دما بستگی دارد.

 

واحد ظرفیت باتری : آمپر ساعت

انرژی ذخیره شده در باتری ظرفیت باتری نامیده می شود که هم با وات ساعت (Wh)، کیلووات- ساعت (kWh) یا آمپر ساعت (Ahr) اندازه گیری می شود. متداول ترین واحد ظرفیت باتری Ah است. از واحد Ah هنگامی که با سیستم های باتری کار می کنند عموما استفاده می شود چون ولتاژ باتری در چرخه شارژ شدن یا تخلیه کردن متفاوت است. رویکرد دقیق تر تنوع ولتاژ با ادغام ظرفیت (AH x V(t در زمان سیکل شارژ کردن است. برای مثال، باتری ۱۲ ولت با ظرفیت باتری ۵۰۰ Ah امکان ذخیره تقریبا ۱۰۰Ah × V12 = Wh 1200   یا KWh 1.2 را می دهد. به خاطر اثر زیادی که میزان شارژ یا دما بر آنالیز دقیق یا عملی ظرفیت باتری وجود دارد اطلاعات بیشتری درباره تنوع ظرفیت باتری توسط تولید کنندگان باتری فراهم آمده است.

میزان تخلیه

در انواع باتری ها، نمی توان از انرژی کامل ذخیره شده در باتری صرف نظر کرد (به بیان دیگر، باتری نمی تواند کاملا تخلیه شود) بدون اینکه مشکل جدی ببیند یا آسیب برگشت ناپذیری به باتری بخورد. میزان تخلیه (DOD) باتری کسری از انرژی است که می تواند از باتری خارج شود. برای مثال، اگر DOD باتری توسط تولید کننده ۲۵ درصد باشد پس فقط ۲۵ درصد ظرفیت باتری می تواند استفاده شود.

علاوه بر این، نباید باتری به زیر DOD خاصی تخلیه شود چون بسیاری از تولیدکنندگان باتری DOD روزانه را مشخص کنند که حداکثر انرژی که می تواند از باتری در یک روز تخلیه شود را مشخص می کند.

اثر میزان شارژ و تخلیه

میزان شارژ/تخلیه بر میزان ظرفیت باتری اثر دارد. اگر باتری بسیار سریع تخلیه شود ( مانند اینکه تخلیه جریان بالاست) پس میران انرژی که می تواند از باتری خارج شود کاهش می یابد و ظرفیت باتری پایین تر می آید. تنها کسری از واکنش های کل به فرم های دیگر تبدیل می شود و بنابراین فراهمی انرژی کاهش می یابد. به طور متناوب، باتری با سرعت بسیار کمی با استفاده از جریان کم تخلیه می شود که انرژی بیشتری می تواند از باتری خارج شود و ظرفیت باتری بالاتر برود. بنابراین، ظرفیت باتری از میزان شارژ / تخلیه کردن تاثیر می بیند. روش متداول مشخص کردن ظرفیت باتری، کارکرد زمانی است که کاملا باتری تخلیه می شود (توجه کنید که در عمل، باتری اغلب نمی تواند کاملا تخلیه شود). نماد ظرفیت باتری به این روش مشخص می شود که به عنوان C_x نوشته می شود جایی که x زمان میزان ساعتی است که باتری تخلیه می شود. C₁₀=xxx (همچنین به عنوان C10=xxx نوشته می شود) که بدین معنی است که ظرفیت باتری xxx است هنگامی که ده ساعت تخلیه باتری انجام شده باشد.

عمر و گذشته باتری

عمر و گذشته باتری اثر عمده ای بر ظرفیت باتری دارد. حتی هنگامی که تولیدکنندگان مشخصات DOD را دنبال می کنند ظرفیت باتری نزدیک به ظرفیت ارزیابی شده برای تعداد محدودی از چرخه های شارژ/ تخلیه می ماند. گذشته باتری اثر زیادی بر ظرفیت دارد که اگر باتری به زیر حداکثرDOD می آید پس ظرفیت باتری ممکن است قبل از موعد کاهش یابد و تعداد چرخه شارژ/تخلیه ممکن است فراهم نشود.

برگرفته از سایت:
http://www.kanoon.ir/Article/

باتری یک ابزار ذخیره انرژی 2

1 - ارتباط ویژگی‌ها با یکدیگر

ویژگی‌های باتری کاملا به هم وابسته‌اند. به طور مثال، چگالی انرژی به طور مستقیم به ولتاژ و ظرفیت وابسته است (فرمول درس فیزیک مقطع متوسطه E=QV):

(Watthour (Wh)= Voltage (V) * Amperhour (Ah

بنابراین در یک ولتاژ ثابت، هر چه ظرفیت بیشتر باشد، انرژی باتری بیشتر است. ظرفیت یک باتری مستقیما به ظرفیت الکترودها بستگی دارد.

توان یک باتری طبق رابطه P=IV به صورت مستقیم به مقدار جریان وابسته است. هرچه توان یک باتری بیشتر باشد، باتری این توانایی را خواهد داشت که سریع‌تر شارژ و دشارژ شود. سریع‌تر شارژ شدن یک حسن مهم است. دشارژ سریع نیز توان تحویلی بالاتری را در پی خواهد داشت که در بسیاری از کاربردها مثل خودروهای الکتریکی، صنایع نظامی ‌و ... یک مزیت محسوب می‌شود. با توجه این مطلب، چون جریان و توان با هم ارتباط مستقیم دارند، از این رو در این مقالات هر جا که افزایش جریان ذکر می شود، منظور افزایش توان می‌باشد.

هرچه جریان باتری بیشتر شود، بدلیل ماهیت باتری (همانطور که در دوره متوسطه باتری همراه با یک مقاومت داخلی در نظر گرفته می‌شود)، موجب کاهش ولتاژ دو سر باتری طبق رابطه V=E - Ir می‌شود. در این رابطه I جریان باتری، r مقاومت داخلی، E ولتاژ ایده‌آل یا همان نیروی محرکه الکتروموتوری (EMF)، و V ولتاژی است که در دو سر باتری ایجاد می‌شود. البته این فرمول، یک مدل ساده برای عملکرد باتری است و ارتباط پیچیده‌تری بین ولتاژ و جریان وجود دارد. این کاهش ولتاژ باعث می‌شود که توان (P=VI) به همان نسبت افزایش جریان، زیاد نشود.

جریان‌های بالا موجب می‌شود که نتوان از کل ظرفیت یک باتری استفاده کرد. با افزایش جریان، ظرفیت باتری کاهش می‌یابد، بنابراین بین جریان و ظرفیت رابطه معکوسی وجود دارد، اما بر خلاف دیگر موارد رابطه ریاضی مشخصی بین این دو وجود ندارد. علت این پدیده به مکانیزم عملکرد باتری‌ها برمی‌گردد که در طول بحث‌های آتی بیان می‌شود. چون افزایش جریان، هم ظرفیت و هم ولتاژ باتری را کاهش می‌دهد، بنابراین روی‌هم‌رفته افزایش جریان، کاهش انرژی را در پی دارد. لذا رابطه عکسی بین افزایش توان و افزایش انرژی وجود دارد و ما نمی‌توانیم از هر دو مزیت در آن واحد استفاده کنیم مگر اینکه مشخصات الکتروشیمیایی خود باتری را با طراحی ساختار آن با نانوفناوری و یا تغییر ترکیب شیمیایی ارتقا دهیم.

ممکن است این سوال در ذهن خواننده مطرح شود که چرا برای افزایش توان به جای افزایش جریان، ولتاژ باتری را بالا نبریم تا بتوانیم افزایش هر دو مورد توان و انرژی را با هم داشته باشیم. ولتاژ همان‌طور که دیدیم، حداکثر مقدارش همان ولتاژ تئوری است که توسط الکترودها تعیین می‌شود و وقتی با یک باتری مشخص کار می‌کنیم، قادر نیستیم ولتاژ را از ولتاژ تئوری بالاتر ببریم. در واقع در دشارژ، ما ولتاژ را از باتری می‌گیریم که در حالت کاملا ایده‌آل همان ولتاژ تئوری است. در طول شارژ نیز بدلیل واکنش‌های ناخواسته، ایمنی و ... نمی‌توانیم ولتاژ شارژ را خیلی بالا ببریم تا باتری را سریع‌تر شارژ کنیم. 

طول عمر سیکلی هم در اثر افزایش توان یا به زبان دیگرافزایش C-rate (جریان)، کاهش نشان می‌دهد، چون در جریان‌های بالا، ظرفیت با هر سیکل سریع‌تر کاهش می‌یابد. ولی با استفاده از فناوری نانو می‌توانیم باتری‌هایی بسازیم که در آنها بتوانیم جریان را بالا ببریم و کاهش کمتری از ظرفیت و انرژی را مشاهده کنیم و در نتیجه طول عمر سیکلی بهتر و چگالی انرژی بیشتری بدست آوریم. ولتاژ تئوری (حد ایده‌آل) به ریزساختار بستگی ندارد ولی می‌توان با نانوتکنولوژی مقاومت داخلی باتری (r) را کم کرد تا ولتاژی که از باتری بدست می‌آید به ولتاژ تئوری نزدیک‌تر شود.

همان‌طور که می‌دانیم پتانسیل تئوری باتری با رابطه نرست به انرژی آزاد مرتبط است. از طرفی طبق بحث‌های ترمودینامیکی (تعریف انرژی آزاد و قانون دوم ترمودینامیک)، انرژی آزاد یک واکنش، حداکثر کار مفید قابل تحویل است که آن هم در حالت تعادل (تغییرات دیفرانسیلی) حاصل می‌شود. وجود جریان در باتری یعنی خروج از حالت تعادل، چون برای تولید جریان باید واکنش‌های الکتروشیمیایی صورت گیرد؛ یعنی واکنش به یک سمت پیش رود و از تعادل خارج شود. چون حداکثر کار قابل تحویل به شکل الکتریکی توسط باتری در حالت جریان دیفرانسیلی (نزدیک به تعادل) شکل می‌گیرد و این علت ترمودینامیکی کمتر بودن ولتاژ کاری یک باتری از حالت تئوری آن است. در این حوزه نانوفناوری هیچ نقشی نمی‌تواند داشته باشد. ولی علاوه‌بر دلیل ترمودینامیکی، پتانسیل به علل سینتیکی هم کاهش می‌یابد که اصطلاحا به آنها اورپتانسیل (Overpotential) گفته می‌شود. این پتانسیل موجب می‌شود که در حالت دشارژ، ولتاژی که از باتری می‌گیریم کمتر از حالت ایده‌آل باشد و در هنگام شارژ نیز نیاز به ولتاژ بالاتری برای انجام شارژ باشد. چون این حوزه به عواملی مانند رسانش الکتریکی و یونی و ... برمی‌گردد، نانوفناوری می‌تواند در این زمینه به ما کمک کند. 

2 - اجزای باتری

همان‌طور که مشاهده شد باتری از اجزای مختلفی مانند الکترودها، الکترولیت و ... تشکیل شده که هر کدام نقش خاصی دارند. الکترون‌های لازم برای واکنش از طریق الکترودها و مدار خارجی تامین می‌شود در حالی‌که فراهم آوردن یون‌ها از طریق الکترولیت صورت می‌گیرد. در شکل 1 ، یک باتری لیتیومی نشان داده شده است. الکترود باید رسانایی الکترونی خوبی داشته باشد تا الکترون‌ها را برای واکنش فراهم کند؛ در حالی‌که الکترولیت باید رسانایی یونی عالی داشته باشد تا یون‎ها را سریع و مناسب به سطح الکترودها منتقل کند، ولی عایق الکترونی باشد تا الکترون‌ها به جای این که از طریق مدار خارجی جریان پیدا کنند، از طریق الکترولیت جریان پیدا نکنند. نانوفناوری در ساخت الکترولیت‌هایی که رسانایی یونی بهینه دارند، به صورت مستقیم و غیرمستقیم، موثر است.

شکل 1- شمایی از عملکرد یک باتری لیتیومی 

در هر الکترود باتری غالبا دو نوع مواد فعال (Active Material) و مواد غیرفعال وجود دارد. مواد فعال موادی هستند که در واکنش اکسیداسیون شرکت می‌کنند و ظرفیت و ولتاژ باتری از آنها ناشی می‌شود. مواد غیر فعال موادی هستند که به دلایل دیگر همچون رسانش بهتر، ایجاد استحکام مکانیکی بین ذرات پودر، و جلوگیری از واکنش‌های ناخواسته به الکترود اضافه می‌شوند. هرچه مقدار مواد غیرفعال بیشتر باشد، ظرفیت باتری کمتر خواهد بود. شکل 2 حداقل اجزای یک الکترود کاتد را نشان می‌دهد. بایندر برای اتصال ذرات به هم استفاده می شود. لازم به ذکر است در این مجموعه مقالات و مقالات پژوهشی دیگر، در غالب مواقع، منظور از کاتد یا آند همان اجزای فعال آن الکترود است و نه کل الکترود . 

شکل 2- نمایش اجزای سازنده یک کاتد معمول باتری لیتیومی همراه با مواد فعال

3 - منحنی‌های تعیین مشخصه باتری 

یکی از منحنی‌هایی که در هر مطلب مربوط به باتری دیده می‌شود، منحنی‌های شارژ و دشارژ است که در سیکل‌های مختلف رسم می‌شود. یادگیری این نوع منحنی‌ها برای فهم کلیه مقالات باتری سایت و همچین هر مقاله پژوهشی باتری ضروری است. با توجه به اینکه  ممکن است بنابر سلیقه ظاهر این منحنی‌ها در مقالات مختلف متفاوت باشد، بنابراین تعداد زیادی از این منحنی‌ها نمایش داده می‌شود تا در مقالات بعدی که مکرر از این منحنی استفاده می‌شود دیگر لازم به توضیح نباشد. این منحنی‌ها هم برای باتری و هم برای آند و کاتد رسم می‌شود. منحنی‌ها به شکل ولتاژ در محور عمودی و ظرفیت در محور افقی رسم می‌شوند. چون برای باتری یون لیتیومی، ظرفیت به تعداد یون لیتیوم بستگی دارد، گاهی اوقات به جای ظرفیت در محور افقی، مقدار یون لیتیوم را نمایش می‌دهند. این منحنی‌ها هم برای دوره‌های سیکل‌های مختلف و هم برای جریان‌های مختلف (Crate) رسم می‌شود. کلید مهم در فهم این منحنی‌ها اینست که بدانیم
الف- به طور طبیعی برای کاتد و در کل مسیر منحنی (ممکن است در بعضی مناطق اینگونه نباشد ولی در کل منحنی حتما این قاعده است) هم برای شارژ و هم دشارژ، هر چه ظرفیت موجود در کاتد بیشتر شود، پتانسیل افزایش می‌یابد.
ب- برای کاتد همیشه پتانسیل لازم برای شارژ بیشتر از دشارژ است، بنابراین منحنی‌های شارژ بالای دشارژ قرار می‌گیرد.
ج- برای آند به طور طبیعی و در کل منحنی هم برای شارژ و هم دشارژ (ممکن است در بعضی مناطق اینگونه نباشد ولی در کل منحنی حتما این قاعده است) هر چه ظرفیت موجود در آند بیشتر شود، پتانسیل کاهش می‌یابد.
د- برای آند همیشه پتانسیل شارژ پایین ولتاژ دشارژ قرار می‌گیرد.
ه- برای کل باتری روابط همانند کاتد است.
به عنوان یک نکته خیلی مهم، چون در اکثر مقالات مربوط به آند باتری یون لیتیومی، آنچه به عنوان آند در باتری شناخته می‌شود برای تست‌ها و ارزیابی، در مقابل الکترودی از جنس قطعه فلز لیتیوم قرار می‌گیرد و فلز لیتیوم اینجا نقش آند را دارد؛ بنابراین آنچه در یک باتری آند است در تست‌ها نقش کاتد دارد و بنابراین منحنی‌هایش شبیه کاتد می‌شود. 

در شکل 3 برای تعیین مشخصات باتری، چون گفتیم شارژ ولتاژ بالاتری دارد منحنی بالایی منحنی شارژ است و چون گفتیم برای باتری، ولتاژ باتری با افزایش ظرفیت موجود در باتری، افزایش می‌یابد؛ برای این دو منحنی مشخص می‌شود که هر دو ظرفیت موجود در باتری در جهت محور X کاهش می‌یابد.

شکل 3- نمایی از منحنی شارژ و دشارژ باتری

چون شارژ ولتاژ بالاتری دارد منحنی بالایی منحنی شارژ است و چون گفتیم در حالت شارژ، ولتاژ باتری با افزایش ظرفیت موجود در باتری، افزایش می‌یابد؛ بنابراین هر چه به سمت چپ می‌رویم ظرفیت باتری زیاد می‌شود و ولتاژ افزایش می‌یابد. منحنی پایینی، مربوط به دشارژ است و چون گفتیم در دشارژ، وقتی ظرفیت موجود در باتری کاهش یابد، ولتاژ کاهش می‌یابد نتیجه می گیریم در حالت شارژ، هر چه به سمت راست می‌رویم ظرفیت باتری کمتر می‌شود. برای این دو منحنی مشخص می‌شود که در هر دو منحنی شارژ و دشارژ، ظرفیت موجود در باتری به سمت راست کاهش می یابد.
بنابر سلیقه دیگر، در نوع دیگری از منحنی‌ها، مثل شکل 4 ، برای شارژ و دشارژ هر دو ظرفیت در جهت محور X افزایش می‌یابد. اگر چه بر روی منحنی مشخص شده است ولی با توجه به همین قوانین گفته شده، می‌توان مشخصات را به راحتی تعیین کرد. 

شکل 4- نمایی از منحنی شارژ و دشارژ دیگر

ولی در نوع دیگر منحنی‌ها برای شارژ و دشارژ ممکن است افزایش ظرفیت برای شارژ و دشارژ متفاوت باشد. به عنوان مثال شکل 5، نوع دیگر منحنی شارژ و دشارژ را نشان می‌دهد که در این حالت برای شارژ ظرفیت موجود در خلاف جهت X افزایش می‌یابد ولی برای دشارژ در جهت X کاهش می‌یابد. در این شکل رفتار شارژ و دشارژ برای مرتبه اول و دوم رسم شده است. 

شکل 5- نمایی از منحنی شارژ و دشارژ به سلیقه دیگر

در شکل 6 منحنی دشارژ آند یک باتری لیتیومی را بیان می‌کنیم چون عملکرد آند، طبق مطالب، عکس کاتد و همچنین کل باتری است. در شکل، منحنی قرمز رنگ یک آند است و چهار منحنی بالایی کاتد باتری است. در شکل 6 برای همه منحنی‌ها، جهت محور X ظرفیت مصرف شده (کاهش ظرفیت موجود) را نشان می‌دهد. 

شکل 6- نمایی از منحنی شارژ و دشارژ به سلیقه دیگر

همان‌طور که مشاهده شد این منحنی‌ها گرچه با سلیقه‌های متفاوت رسم می‌شوند ولی تفاوت فقط در جهتی است که مقدار ظرفیت موجود در منحنی‌های شارژ و دشارژ را تعیین کند. شکل منحنی‌ها به نوع ماده مرتبط است. به طور مثال صرف‌نظر از سلیقه رسم، کاتد مشخص شده با رنگ سبز در شکل 6، همواره در منحنی دشارژ (و شارژ)، نسبت به تغییر ظرفیت، ولتاژ ثابتی را ارائه می‌دهد (اصطلاحا Voltage Plateau). بر روی منحنی‌های شارژ و دشارژ هم سینیتیک و هم ترمودینامیک اثرگذار است. 

شکل 7 نشان می‌دهد که چگونه شدت جریان بر روی نوع منحنی شارژ و دشارژ تاثیر دارد و اصولا شدت‌های بیشتر(Crate بالاتر)، ولتاژ و ظرفیت را به دلایل ذکر شده در این بخش و مقالات آتی کمتر می‌کند.

شکل 7- نمایی از منحنی شارژ و دشارژ به سلیقه دیگر

غیر از منحنی‌های شارژ و دشارژ، نمودار عملکرد سیکلی می‌شود و منحنی‌های ظرفیت بر حسب تعداد سیکل‌هاست. این منحنی نشان می‌دهد که ظرفیت در طی سیکل‌ها چگونه تغییر می‌کند. هدف نانوفناوری اینست که در این نمودارها ظرفیت ثابت بماند یا کمتر کاهش یابد، بنابراین طول عمر سیکلی افزایش می‌یابد. ممکن است ظرفیت در بعضی نقاط بدلایلی افزایش یابد ولی سرانجام و بعد از طی سیکل‌های بیشتر(حتی با استفاده از نانوتکنولوژی نیز) ظرفیت کاهش می‌یابد، بنابراین یک طول عمر سیکلی برای هر باتری داریم که برای حالت نانو این طول عمر سیکلی خیلی بیشتر است. شکل 8 دو نمونه از این نمودارها را نشان می‌دهد. 

شکل 8- دو مثال از نمودار عملکرد سیکلی 

4- جمع بندی و نتیجه گیری

مشخص شد که ویژگی‌های یک باتری از یکدیگر مستقل نیستند. به طور مشخص بین ظرفیت و انرژی از یکسو با جریان و توان از سوی دیگر رابطه عکس وجود دارد. به‌علاوه در طراحی ساخت یک باتری نیز مواد فعال و غیرفعال تعریف شد و مشخص شد که تمام یک الکترود از مواد فعال ایجاد نشده است. تاثیر نانو بر ولتاژ ناشی از سینیتیک بیان شد. نمودارهای شارژ- دشارژ و طول عمر سیکلی که مهم‌ترین منحنی‌های پرکاربرد در تعیین مشخصات باتری است توضیح داده شد تا در مطالب آتی از این منحنی‌ها استفاده شود.
برگرفته از سایت:
http://edu.nano.ir/paper/365

باتری یک ابزار ذخیره انرژی 1

باتری یک ابزار ذخیره انرژی 1

با توجه به گسترش کاربرد باتری در زندگی بشر، خصوصا نیاز به خودروهای الکتریکی (بدلیل مشکلات سوخت‌های فسیلی)، اهمیت پژوهش‌های کاربردی در زمینه باتری روزبه‌روز روشن‌تر می‌شود. در این مقاله خلاصه‌ای از ویژگی‌های باتری مانند ظرفیت، انرژی و توان توضیح داده شده و ارتباط بین آنها بیان می‌شود. اجزای کلیدی باتری و مشخصات ایده‌آل لازم برای این اجزاء، همچنین ارتباط ویژگی‌هایی مانند ظرفیت، توان و انرژی با عملکرد این اجزای کلیدی شرح داده می‌شود.

1- معرفی باتری

به طور کلی باتری‌ها به دو دسته اصلی باتری‌های اولیه و ثانویه تقسیم می‌شوند. باتری‌های اولیه غیرقابل شارژ و یک‌بار مصرف، ولی باتری‌های ثانویه بسته به نوع باتری می‌توانند تا چندین دوره یا سیکل مورد استفاده قرار گیرند. در این سلسله مقالات، بدلیل اهمیت باتری‌های ثانویه و کاربرد فراوان نانوفناوری در آن، تمامی ‌بحث‌ها معطوف به باتری‌های ثانویه است. همان‌طور که مشخص است سازوکار عملکرد یک باتری بر مبنای واکنش‌های الکتروشیمیایی است، چون فرض بر این است که خوانندگان با واکنش‌های اکسایش-کاهش در باتری آشنایی دارند، لذا جهت اختصار از بیان مطالب مربوطه صرف‌نظر شده است (واکنش‌های اکسایش-کاهش در کتاب‌های دبیرستان تا کتاب‌های دانشگاهی پوشش داده شده است). همان‌طور که خوانندگان مطلع هستند، در واکنش‌های اکسیداسیونی (اصطلاحا Redox) آند، الکترودی است که در آن واکنش اکسایش صورت می‌گیرد و کاتد، الکترودی است که در آن واکنش احیا انجام می‌شود. شکل 1، یک باتری دانیل را همراه با محاسبه پتانسیل استاندارد سلول نشان می‌دهد. با توجه به این تعریف، قطب منفی باتری در حین مصرف باتری که اصطلاحا دشارژ (discharge) نامیده می‌شود به عنوان آند عمل می‌کند و در هنگام شارژ(charge) همان قطب منفی، نقش کاتد را دارد، ولی همواره قطب مثبت و منفی در شارژ و دشارژ ثابت است (همانند شکل 2). برای روشن شدن موضوع، گرافیت در باتری یون لیتیومی، چه در حین شارژ و چه در حین دشارژ پایانه منفی باتری است. یعنی اگر در حین دشارژ یک مصرف کننده متصل کنیم، گرافیت قطب منفی را تشکیل می‌دهد و در هنگام شارژ باتری، قطب منفی شارژرمان را باید به گرافیت متصل کنیم. همین طور است برای قطب مثبت باتری. 

شکل 1- نمایش یک باتری (پیل دانیل)

بیان شد که قطب منفی (مثلا گرافیت) در حین دشارژ آند است؛ یعنی در آن واکنش اکسایش صورت می‌گیرد. در حالی‌که همین قطب منفی در حین شارژ به عنوان کاتد (در آن احیا (کاهش) صورت می‌گیرد) عمل می کند. ولی به عنوان یک قاعده مرسوم، قطب منفی تحت نام آند، و قطب مثبت به نام کاتد شناخته می‌شود؛ یعنی حالت دشارژ مبنا قرار می‌گیرد. همچنین لازم به ذکر است هر باتری ممکن است از چندین سل تشکیل شده باشد که هر سل کوچکترین واحد الکتروشیمیایی تولید انرژی است.

شکل 2- نمایش ثابت ماندن قطب مثبت و منفی در حین شارژ و دشارژ

2 - ویژگی‌های باتری
هر باتری با یک سری ویژگی‌ها شناخته می‌شود. این ویژگی‌ها را به طور کلی می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: دسته اول مستقیما به عملکرد باتری مرتبط هستند مانند چگالی انرژی، چگالی توان، طول عمر سیکلی؛ و دسته دوم ارتباط مستقیمی ‌با عملکرد باتری ندارند مانند قیمت، اثرات زیست محیطی، ایمنی و مانند آن. برای بیان عملکرد باتری و تاثیر نانو بر آن لازم است تا این مشخصات توضیح داده شود.
ولتاژ باتری: به مقدار ولتاژ تولید شده توسط باتری گویند که به جنس آند و کاتد به کار رفته در باتری بستگی دارد. برای باتری انواع گوناگون ولتاژ تعریف می‌شود. یکی از مشخصه‌ها، ولتاژ تئوری باتری است که تنها به جنس آند و کاتد باتری بستگی دارد و از طریق نیم‌واکنش‌های اکسایش-کاهش، با رجوع به جدول استاندارد پتانسیل الکترودها (جدول 1)، مشخص می‌شود (همان معادله نرنست). دیگری ولتاژ مدار باز (وقتی باتری به مصرف‌کننده وصل نشده است) که مقدار آن نزدیک به ولتاژ تئوری است. مشخصه دیگر ولتاژ اسمی است، که به عنوان ولتاژی که یک باتری با آن کار می‌کند پذیرفته شده است. دیگری ولتاژ قطع (Cut-off) است که بدلیل ایمنی، از بین رفتن دایمی ظرفیت و ... نباید ولتاژ باتری پایین‌تر از آن باشد.

جدول 1- پتانسیل استاندارد نیم سلول‌ها بر مبنای واکنش احیایی

چگالی انرژی (Energy Density): مقدار انرژی قابل دریافت از باتری به‌ازای واحد حجم است و با واحدهایی نظیر Wh/L (وات ساعت بر لیتر) بیان می‌شود. در مقایسه بین دو باتری هر کدام که چگالی انرژی بالاتری داشته باشد، به ازای واحد حجم، انرژی بیشتری را تحویل می‌دهد.
انرژی مخصوص (Specific Energy): دقیقا همانند قبلی ولی به ازای واحد جرم تعریف می شود (Wh/g) و همان مطالبی که برای چگالی انرژی گفته شده برای آن صادق است. به صورت مرسوم در نوشتجات، اصطلاح چگالی انرژی برای انرژی مخصوص نیز به کار می‌رود و حتی گاهی عبارت چگالی انرژی حجمی، برای چگالی انرژی تعریف شده در بند بالا استفاده می‌شود که در مطالب بیان شده در این نوشته از دو اصطلاح اخیر استفاده شده است.
توان باتری: مشابه مورد انرژی، توان قابل دریافت از باتری به ازای واحد حجم یا جرم (چگالی توان یا توان مخصوص) است. هرچه جریان یک باتری افزایش یابد متعاقبا مقدار توان تحویلی افزایش می‌یابد. بدلیل بحث‌های مربوط به ایمنی، کاهش ظرفیت، طول عمر و غیره، نمی‌توان جریان را به هر میزان افزایش داد. در این سری مقالات جهت اختصار، نام توان و انرژی به تنهایی و بدون پسوند و پیشوند ذکر شده است.
ظرفیت: مقدار بار الکتریکی ذخیره شده در باتری که قابل دریافت است را نشان می‌دهد که بر حسب واحد آمپر-ساعت بر گرم mAh/g بیان می‌شود. ظرفیت باتری در حین مصرف، تخلیه می‌شود و در حین شارژ، دوباره برمی‌گردد. ظرفیت باتری در طول دوره‌های شارژ و دشارژ (از این به بعد به اختصار سیکل) مدام از حالت اولیه کمتر می‌شود. یعنی بعد از هر بار سیکل کاری، ظرفیت سیکل دوره بعد کاهش می‌یابد. همچنین اگر از باتری استفاده نکنیم (حالت مدار باز)، حتی در این حالت هم بدلیل واکنش‌های جانبی و ... ، ظرفیت باتری کاهش می‌یابد به همین جهت هر باتری دارای تاریخ انقضاست (Shelf life).
طول عمر سیکلی: با هر بار شارژ و دشارژ باتری، مقدار ظرفیت قابل دریافت از آن کاهش می‌یابد. طول عمر سیکلی تعداد سیکل‌های شارژ و دشارژ باتری را نشان می‌دهد که بعد از آن ظرفیت باتری از حد مجاز تعیین شده کمتر می‌شود. این ظرفیت به ولتاژ قطع، ایمنی و ... مرتبط است.
C_rate: نشان‌دهنده سرعت شارژ یا دشارژ (همان جریان) باتری است که بر حسب ضریبی از C بیان می‌شود. به طور مثال سرعت 1C نماینده جریانی است که باعث می‌شود که کل ظرفیت باتری در یک ساعت تخلیه شود. یا 0.5C و 2C به ترتیب جریانی را بیان می‌کنند که باعث تخلیه ظرفیت باتری در طول دو ساعت و نیم ساعت می‌شود.
مشخصاتی مانند ظرفیت، انرژی و توان و ... می‌توانند برای کل باتری، برای آند و کاتد همراه با هم، و به طور مجزا برای آند و کاتد تعریف شوند. به طور مثال چگالی انرژی برای الکترود (کاتد یا آند) نشان‌دهنده مقدار انرژی قابل دریافت توسط الکترود به ازای واحد جرم است که برای چگالی توان و ظرفیت به همین شکل است.
ظرفیت الکترودها از تقسیم مقدار بار الکتریکی به ازای واحد مول، بر جرم مولی حاصل می‌شود. برای روشن شدن مطلب و تعیین انواع ظرفیت‌ها، یک پیل دانیل را در نظر بگیرید که از دو الکترود یکی فلز روی به عنوان آند و دیگری مس به عنوان کاتد تشکیل شده است. واکنش‌ها و محاسبات مربوط به ظرفیت و انرژی تئوری در جدول 2 و 3 نشان داده شده است. 

جدول 2- واکنش‌ها و پتانسیل باتری؛ پتانسیل باتری از کم کردن پتانسیل آند از پتانسیل کاتد حاصل می‌شود.

جدول 3- نحوه محاسبه ظرفیت آند، کاتد و کل باتری

در این روابط n تعداد الکترون‌های شرکت‌کننده در واکنش‌ها، F عدد فارادی و M جرم مولی است. برای ظرفیت باتری می‌توان از هر دو فرمول جدول استفاده کرد. در محاسبه همه ظرفیت‌ها ابتدا واکنش‌های آندی و کاتدی باید به‌درستی تشخیص داده شود و حتما موازنه دقیق صورت گیرد تا مقدار n و مقدار واکنشگرها به‌درستی تشخیص داده شوند.
در محاسبه ظرفیت باتری با استفاده از روش دوم، بعد از موازنه واکنشگرها، احتمال اشتباه وجود ندارد. ولی محاسبه با استفاده از ظرفیت‌های آند و کاتد، (بدلیل وجود بعضی واکنشگرها که بعد از موازنه و جمع واکنش‌ها حذف می‌شوند) امکان اشتباه وجود دارد. ولی به طور کلی واضح است هرچه ظرفیت آند و کاتد بیشتر باشد، ظرفیت باتری بیشتر می‌شود. همان طور که مورد بررسی قرار می‌گیرد فناوری نانو این امکان را فراهم می‌آورد تا از موادی در آند و کاتد استفاده شود که ظرفیت قابل ملاحظه‌ای را ارائه می‌دهند؛ در حالی‌که بدون نانوفناوری این مواد قابل استفاده نیستند. به‌طور مثال در باتری‌های لیتیومی‌ می‌توان از نانولوله‌کربنی به جای گرافیت در آند استفاده کرد تا ظرفیت آندی بالا رود یا نانوفناوری ما را قادر می‌سازد از آندهایی مثل سیلیکون به شکل نانوساختار که ظرفیت بالایی دارند، استفاده کنیم (این آندها در حالت غیر نانو قابل استفاده نیستند) و بدین ترتیب ظرفیت و انرژی باتری افزایش می‌یابد.
ظرفیت واقعی، بدلیل وجود اجزای دیگر لازم، شامل جمع‌کننده جریان، الکترولیت، مواد غیرفعال و ... (در ادامه توضیح داده می‌شوند) که هم بر وزن و هم بر حجم باتری اثر می‌گذارند، در عمل نصف ظرفیت تئوری بیان شده در بالاست؛ به طور مثال برای یک باتری آلکالن (قلیایی) ظرفیت تئوری 0.22Ah/g بدست می‌آید در حالی که ظرفیت واقعی 0.11Ah/g است. در شکل زیر دو نمونه متفاوت از پیکربندی باتری جهت آشنایی با اجزای آن آورده شده است. یادگیری شکل لازم نیست بلکه فقط برای آشنایی است.

شکل 3- نمایش اجزای مختلف یک باتری

3  - انواع باتری
به طور کلی سه نوع ابزار ذخیره‌سازی انرژی با مکانیزم الکتروشیمیایی وجود دارد: پیل سوختی، باتری و ابرخازن. این سه، ابزار دخیره انرژی هستند. پیل سوختی چگالی انرژی بالایی را فراهم می‌کند و ابرخازن توان بالایی را ارایه می‌دهد که در مقالات مربوطه بحث خواهد شد.
تنوع و انواع باتری‌ها بسیار زیاد است، بعضی باتری‌ها برای مصارف عمومی و بعضی جهت کاربردهای خاص مثل صنایع نظامی و پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به این تنوع، حتی ذکر تمام این باتری‌ها نیاز به حجم گسترده‌ای از مطالب دارد. در خیلی از این باتری‌ها فناوری نانو بدون کاربرد نیست ولی با توجه به محدودیت حجم مطالب، فقط کاربردهای نانو در باتری‌های معروف و اصلی مورد بررسی قرار می‌گیرد.
شکل 4 تعدادی از باتری‌های مطرح همراه با چگالی انرژی تئوری و عملی آنها را نشان می‌دهد. حتی با کمک نانوفناوری، بدلیل مشکلات مختلف، به سختی می‌توان برای یک باتری به انرژی تئوریش رسید. باتری‌های سرب اسید و نیکل هیدرید فلز نسل قدیمی‌تر و باتری‌های یون لیتیومی نسل فعلی باتری‌ها هستند. انواع دیگری از باتری‌ها (با شباهت زیاد به باتری لیتیوم یون) همانند سدیم یون، منیزیوم یون و ... هم وجود دارند که در مقایسه با باتری‌های یون لیتیومی بیشتر در مرحله تحقیقاتی هستند و علت مطرح شدن آنها نه عملکرد بهتر، بلکه قیمت پایین‌تر است. این نوع باتری‌ها چون از خیلی جهات یه باتری لیتیوم-یون نزدیکند، بنابراین خیلی از مطالبی که در این مجموعه مقالات باتری درباره باتری یون لیتیومی گفته می‌شود، به آنها هم قابل تعمیم است.
باتری‌های لیتیوم-سولفور، روی-هوا و لیتیوم-هوا نسل آتی باتری‌ها را به خود اختصاص می‌دهند. هدف از کاربرد باتری‌های لیتیوم-هوا جایگزینی آنها به جای سوخت‌های فسیلی در خودروهاست. در این مجموعه مقالات باتری‌های یون لیتیومی و نسل جدید بحث می‌شود و باتری‌های نسل قبل که مطالب نانوتکنولوژی کمتری دارد، صحبت نمی‌شود.

شکل 4 - مقایسه بین چگالی انرژی باتری‌های مختلف

در آخر نمودارهایی تحت عنوان راگون، همانند شکل 5 ، وجود دارد که توان و ظرفیت باتری‌های مختلف و همچنین بین ابزارهای انرژی الکتروشیمیایی چون پیل سوختی، باتری و ابرخازن‌ها را نمایش می‌دهد. باتری‌هایی همچون لیتیوم-هوا چون شباهت زیادی به پیل سوختی دارند، چگالی انرژی بالاتر ولی باتری‌های لیتیوم توان بهتری را ارایه می‌دهند. اخیرا با نانوفناوری باتری‌های شبه‌خازنی هم مطرح شده‌اند که توان خوبی مشابه ابرخازن دارند، در حالی‌که مزیت باتری که چگالی انرژی بالاتر است را هم حفظ می‌کنند.

شکل 5- مقایسه توان و انرژی باتری، پیل سوختی و ابرخازن

برای ارزیابی الکتروشیمیایی باتری روش‌هایی شامل گالوانواستات، ولتامتری سیکلی و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی وجود دارد که در مقالات ما نیازی به بحث درباره عملکرد آنها نیست و علاقه‌مندان می‌توانند به کتاب‌های مربوطه مراجعه کنند.

4 - بحث و نتیجه‌گیری

در این مقاله آند و کاتد باتری در هنگام شارژ و دشارژ معرفی شد. مشخص شد که قطب‌های مثبت و منفی همواره ثابت است. ویژگی‌های باتری مثل چگالی انرژی، توان و ظرفیت تعریف و اهمیت آنها در عملکرد باتری بیان شد. چگونگی محاسبه ظرفیت تئوری و ارتباط آن با ظرفیت آند و کاتد شرح داده شد. مشخص شد که ظرفیت باتری به دلایل متفاوتی از حد تئوری پایین‌تر است. گفته شد نانوفناوری با افزایش ظرفیت آند و کاتد می‌تواند بر روی افزایش ظرفیت باتری موثر باشد. در آخر انواع مختلفی از باتری به صورت مختصر معرفی و در آخر منحنی‌های راگون و مقایسه‌ای بین ابزارهای ذخیره الکتروشیمیایی صورت گرفت.

برگرفته از سایت:

http://edu.nano.ir/paper/364

بررسی باطری های ni-mh و ni-cd

بررسی باطری های ni-mh و ni-cd

اصولاً وقتی صحبت از باتری‌های با اندازه استاندارد می‌شود، بلافاصله به یاد باتری‌های قلمی و نیم‌قلمی یا اگر بخواهیم دقیق‌تر باشیم، اندازه‌های AA و AAA می‌افتیم. اساساً سه فرم سیلندری، دگمه‌ای و کتابی (یا بلوکی) برای باتری‌های استاندارد وجود دارد. انواع دگمه‌ای در ابزارهای کوچک مانند ساعت‌های مچی و ماشین حساب‌های جیبی کاربرد فراوان دارند. باتری‌های کتابی 9 ولتی در تجهیزات کنترل از راه دور و برخی مصارف خاص کاربرد دارند و انواع سیلندری که متداولترین نوع می‌باشند در طیف وسیعی از تجهیزات الکتریکی از ساعت‌های دیواری و چراغ قوه‌ها گرفته تا پخش‌کننده‌های 3MP و دوربین‌های دیجیتالی به کارگرفته می‌شوند.
به لحاظ فناوری به کارگرفته شده، سه گونه اصلی از باتری‌های قابل شارژ در دسترس هستند:
1) باتری‌های لیتیومیون (Li-Ion)
2) باتری‌های نیکل کادمیوم (NiCd)
3) باتری‌های نیکل متال هیبرید (NiMH)
باتری‌های قابل شارژ استاندارد، عموماً از نوع NiCd یا NiMH می باشند. انواع NiMH به دلایل مزایای آشکار، به سرعت در حال گسترش و جایگزینی با انواع قدیمی‌تر NiCd می‌باشند. انواع LiIon که دارای بهترین نسبت کارآیی به وزن می‌باشند، به دلیل گران بودن در موارد خاص همچون تلفن‌های همراه و کامپیوترهای کیفی کاربرد دارند. ولتاژ باطری‌های سیلندری‌شکل عموماً برابر با 1.5 ولت می‌باشد که در انواع قابل شارژ NiCd و NiMH کمی کمتر از این مقدار و برابر با 1.2 ولت است، از طرفی وزن انواع قابل شارژ بین 30 تا 40 درصد بیشتر است.در حال حاضر اولین گزینه برای هر خریدار در انتخاب یک باتری قابل شارژ، انوع NiMH می‌باشد، کما این‌که از حدود پنج سال گذشته فرآیند جایگزینی این گونه با انواع قدیمی‌تر ‌ NiCd آغاز گردیده است. باتری‌های NiMH دارای مزایای بسیاری هستند که در ادامه به برخی از مهمترین آن‌ها اشاره می کنیم:
‌‌ ظرفیت این باتری‌ها به مراتب بیشتر از انواع قدیمی‌تر است. در حال حاضر باتری‌های NiMH اندازه AA با ظرفیت‌های فراتر از 2000 میلی آمپرساعت (MAh) وارد بازار شده‌اند و مطالعه و تحقیق برای ساخت مدل‌هایی با ظرفیت بیشتر ادامه دارد. باتری‌های NiMH نسبت به باتری‌های آلکالاین نیز از ظرفیت بیشتری برخوردارند و به خصوص در کاربردهای پرمصرف همچون دوربین‌های دیجیتال مدت سرویس‌دهی بیشتری را با هر بار شارژ کامل فراهم می‌کنند. بسیاری از شرکت‌های سازنده مدعی هستند که باتری‌های NiMH ساخت آن‌ها در هر بار شارژ تا چهار یا پنج برابر یک باتری آلکالاین کارایی دارد، که البته این مقدار به عوامل بسیاری چون ظرفیت باطری، نحوه شارژ آن و نوع کاربرد بستگی دارد.
‌●‌ در ابتدا هزینه بالاتر مانع استفاده گسترده از باتری‌های NiMH بود، ولی فرآیند کاهش قیمت در پنج سال گذشته این هزینه را به مقدار معقولی رسانده است. در حال حاضر قیمت تقریبی این گونه تنها 20 درصد بیشتر از NiCd می‌باشد این در حالی است که قیمت باتری‌های LiIon در حدود دو برابر این مقدار است.
● شاید بزرگترین مزیت باتری‌های NiMH در عدم وجود مشکل <اثر حافظه> (Memory effect) در آن‌ها باشد. این اثر به زبان ساده افت تدریجی ولتاژ و ظرفیت در اثر عدم تخلیه کامل باتری پیش از شارژ مجدد آن می‌باشد، بنابراین استفاده‌کنندگان این گونه باتری‌ها نگرانی از بابت این مشکل ندارند.
‌●‌ ولتاژ باتری‌های قابل شارژ در بیشتر زمان کارکرد در حد 1.2 ولت باقی می‌ماند، که جریان یکدستی را فراهم می‌کند. در‌صورتی‌که ولتاژ باتری‌های آلکالاین از مقدار 1.5 ولت شروع شده و تا کمتر از 1 ولت کاهش می یابد.
‌●‌ باتری‌های NiMH فاقد ماده کادمیوم می‌باشند که در انواع NiCd کاربرد دارد. این ماده فلزی بسیار سمی و مخرب محیط زیست است، بنابراین باتری‌های NiMH پاک‌تر نیز می‌باشند.
● حداکثر دفعات شارژ برای باتری‌های NiMH تا 1000 نوبت است، که بسیار بیشتر از سایر انواع باتری‌های قابل شارژ می‌باشد. برای مقایسه به جدول 2 توجه فرمایید.
در مقابل نقاط منفی اندکی در مورد باتری‌های NiMH وجود دارد. همان‌طور که اشاره شد، قیمت تقریبی آن‌ها هنوز 20درصد بیشتر از مدل‌های قدیمتر NiCd می‌باشد. همچنین زمان شارژ و تخلیه مجدد آن‌ها کمی بیشتر از انواع دارای کادمیوم است. این موضوع در برخی تجهیزات خاص، مزیتی برای باتری‌های NiCd به حساب می آید، برای مثال در پیچ‌گوشتی‌های برقی که سرعت دوران بالایی دارند به سرعت تخلیه بالا در باتری نیازمندند، انواع NiCd دارای مزیت نسبی هستند.

بترتیب :
نیکل متال هیبرید
نیکل کادمیوم
لیتیوم یون

[b]نوع باتری قابل شارژ

NiMH

NiCd

Li-lon

حداکثر ولتاژ dc

1.2

1.2

3.6

دفعات شارژ

500تا1000

300 تا 500

300 تا 400

نسبت قیمتی

100%

80%

200%

مشکلات

ندارد

اثر حافظه و آلودگی محیطی

امکان آتش گرفتم و آلودگی محیطی

جدول 2- مقایسه مشخصات سه نوع متداول باتری های قابل شارژ

اولین موضوعی که باید به خاطر داشته باشید، نحوه صحیح شارژ و تخلیه باطری‌هایتان می باشد. شارژ بیش از اندازه باتری‌های NiMH می‌تواند صدمات جبران‌ناپذیری به آن‌ها وارد کند. بنابراین حتی‌المقدور از شارژرهایی استفاده کنید که دارای مدار کنترل شارژ می‌باشند. انواع پیشرفته، مجهز به پردازنده کنترلی هستند، ولی مدل‌های ساده‌تر از نوعی تایمر برای قطع خودکار شارژ برخوردارند. شکل 1 رابطه مستقیم زمان شارژ و افزایش حرارت را نشان می دهد.
در حال حاضر مدل‌هایی از شارژرها موسوم به سریع (Fast) یا خیلی سریع (Ultra Fast) وارد بازار شده‌اند. این مدل‌ها تنها در صورتی توصیه می‌شوند که دارای مدار کنترل‌کننده مطمئنی باشند که در غیر این صورت به احتمال زیاد، باتری‌هایتان را کباب شده تحویل خواهید‌گرفت! در هر صورت فرمول ساده‌ای برای محاسبه زمان شارژ وجود دارد. کافیست ظرفیت باطریتان را بر حسب MAh بر توان شارژر با همان واحد تقسیم نمایید و 20درصد به نتیجه حاصل اضافه کنید تا زمان شارژ بهینه بر حسب ساعت به دست‌آید. برای مثال زمان لازم برای شارژ یک باتری NiMH اندازه AA با ظرفیت 2000MAh در یک شارژر با توان 200MAh برای همان سایز باطری، در حدود 12 ساعت می‌باشد.
البته در مورد زمان شارژ استثنائی وجود دارد که توجه به آن اهمیت زیادی دارد، باتری‌هایی که به تازگی خریداری شده‌اند، به دلیل زمان نسبتاً زیاد نگهداری در شرایط انبار، معمولاً زمان بیشتری برای شارژ لازم دارند و تنها بعد از دو یا سه بار شارژ و تخلیه به حداکثر توان خود می‌رسند، بنابراین اگر باتری جدیدتان در ابتدا کارآیی مورد انتظار را نشان نمی‌دهد، جای نگرانی نیست.
در بسیاری از شارژرهای موجود در بازار، دو یا چهار کانال شارژ وجود دارد که امکان شارژ همزمان را برای تعدادی باتری را فراهم می‌کند. در مدل‌های ارزان‌تر برای هر دو یا چهار کانال تنها یک کنترل‌کننده وجود دارد که در این‌صورت استفاده‌کننده نمی‌تواند یک باتری را به صورت جداگانه شارژ کند. در این صورت باید دقت شود تمام باتری‌های قرار گرفته داخل شارژر در یک وضعیت قرار داشته باشند، چرا که در غیر این‌صورت امکان شارژ بیش از حد یکی از باتری‌ها وجود دارد. البته در مدل‌هایی که برای هر کانال به صورت جداگانه دارای کنترل‌کننده می باشند، این مشکل وجود ندارد.

به یاد داشته باشید که باتری شارژ شده به‌طور روزانه مقداری از توان خود را از دست می دهد. میانگین تقریبی این افت توان روزانه یک درصد می‌باشد. به عبارت دیگر پس از تقریباً سه ماه و بدون استفاده از باتری‌هایتان، نیاز به شارژ مجدد آن‌ها دارید. البته با نگهداری باتری در یک محیط خنک می توان این فرآیند را تاحدودی آهسته نمود. بسیاری از انواع شارژها دارای حالت شارژ خفیف (Trickle mode) هستند، که معمولاً به صورت خودکار و پس از شارژ کامل باتری‌ها فعال می شود. در این حالت جریان ضعیفی به صورت پیوسته و یا متناوب به باتری‌ها اعمال می شود، این جریان تنها در حدی است که توان باتری را در حالت حداکثر حفظ کند. البته در هر حال بهتر است برای مدت طولانی (مثلاً بیش از یک ماه) از این قابلیت استفاده نکنید.
همان‌طور که پیشتر اشاره شد، در حالی‌که ولتاژ یک باتری معمولی در حد 1.5 ولت است، ولتاژ یک باتری NiMH برابر با 1.2ولت می‌باشد، این مقدار برای اغلب کاربردها کافی است و تنها در برخی از موارد که مقدار ولتاژ روی کارآیی تأثیر مستقیم دارد (برای مثال در چراغ قوه و یا رادیوهای قابل حمل)، این تفاوت آشکار می شود، البته در هر حال به دلیل افت طبیعی توان باتری‌های شارژی، استفاده از آن‌ها در کاربردهای طولا‌نی مدت (مانند ساعت‌های دیواری) یا اضطراری (مانند چراغ قوه) توصیه نمی‌شود. در این موارد استفاده از یک باتری آلکالاین و یا حتی باتری‌های قدیمی‌تر Heavy Duty نتیجه بهتری دارد.

نکته آخر این‌که همواره از شارژرهای خاص باتری‌های NiMH، جهت شارژ این باتری‌ها استفاده کنید . منحنی شارژ باتری‌های NiMH خاص خودشان می‌باشد و بهترین کارآیی تنها در صورت استفاده از شارژر مخصوص آن‌ها حاصل می گردد. استفاده از شارژرهایی که ادعای شارژ هر دو نوع NiMH و NiCd را دارند، توصیه نمی‌شود. این مدل‌ها معمولاً همان انواع ساده‌تر NiCd می‌باشند که تغییرات جزیی داشته‌اند و از کیفیت مناسبی برخوردار نیستند.
و اما سخنی با آن دسته از خوانندگانی که از استفاده‌کنندگان باتری‌های معمولی (غیرقابل شارژ) یا به عبارت دیگر یکبارمصرف می باشند. می‌توان کاربردهای یک باتری را در دو گروه پرمصرف و کم‌مصرف دسته‌بندی کرد. کاربردهای پرمصرف مانند دوربین‌های دیجیتال و پخش‌کننده‌های 3 MP مستلزم به کارگیری باتری‌های نوع آلکالاین و در صورت امکان انواع پیشرفته آن که با عناوینی همچون Ultra یا MAX مشخص می‌شوند (استانداردی در مورد این گونه عناوین وجود ندارد)، می‌باشند. البته انواع قابل شارژ در هر صورت گزینه‌های بهتری هستند. در مقابل در کاربردهای کم مصرف که توان اندکی را در مدت طولانی طلب می‌کنند، می‌توان از باتری‌های عادی (غیر آلکالاین)، با توجه به بهای اندک آن‌ها بهره‌ گرفت. الزامی وجود ندارد که از یک باتری نسبتاً گران آلکالاین در یک ساعت دیواری استفاده شود.
بنابراین باید توجه داشت که نوع کاربرد، باتری مطلوب را مشخص می‌کند و در بسیاری از مواقع، انتخاب باطری، از طریق تجربه و امتحان حاصل می‌شود. اما چند توصیه مفید برای این گروه از استفاده‌کنندگان جهت بهره‌گیری بهینه از توان باتری‌هایشان:
1) انرژی الکتریکی حاصل از یک باطری، یکی از گرانترین انواع انرژی‌های موجود در جهان است. با ‌انرژی یک باتری AA فقط می‌توان تا ده فنجان آب را به جوش آورد که در مقایسه با انرژی الکتریکی موجود در منازل، بسیار گرانتر است. بنابراین در مصرف آن دقت کنید.
2) به هیچ وجه از باتری‌هایی گوناگون با توان باقی‌مانده متفاوت در کنار یکدیگر استفاده نکنید.
3) اگرچه ثابت شده که بر خلاف تصور عموم، نگهداری باتری‌ها در یخچال تأثیر چندانی بر افزایش طول عمر آن‌ها ندارد، اما در هر حال گرما عامل مخربی است. بنابراین از نگهداری دراز مدت باتری‌ها در محیط‌های گرمی همچون داخل ماشین، پرهیز کنید.
4) نگهداری باتری‌ها به صورت رها‌شده در کنار یکدیگر می‌تواند باعث تخلیه اتفاقی انرژی آن‌ها شود.
برگرفته از سایت:
http://www.r30.ir/thread-892.html