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