معرفی انواع باتری شارژی مورد استفاده در ابزارهای شارژی

باتری ابزارآلات شارژی (باتری های قابل شارژ) مخصوصا باتری دریل شارژی امروزه آنقدر تنوع پیدا کرده‌اند و در سایزهای متفاوت و گسترده‌ای ساخته می‌شوند که دیگر محدود به یک صنعت و شاخه نیستند. از انواع و اقسام وسایل الکترونیکی ساده و پیشرفته گرفته تا لوازم آرایشی و بهداشتی، تا دستگاه‌های روزمره زندگی، وسایل ایمنی و حفاظتی، ادوات سرگرمی و... بالاخره تا ابزارهای صنعتی شخصی، کارگاهی و عمومی از نوع های متفاوت باتری شارژی استفاده می‌کنند. به طور مثال باتری دریل شارژی در بازار ایران جزو لوازم مصرفی و جانبی پر فروش بوده و خریداران زیادی دارد. هر چند که مکانیزم داخلی کار باتری‌های شارژی کم و بیش به‌هم نزدیک است اما این محصولات در هر نوع کاربری، تفاوت‌های بسیار مهمی دارند. قبل از معرفی انواع باتری قابل شارژ بیایید ابتدا ببینیم اساسا یک باتری شارژی چگونه کار می‌کند؟

باتری شارژی چیست؟ 

باتری ساده و غیر قابل شارژ از یک ترکیب و سلول‌های شیمیایی به نام سلول اولیه و دو قطبی مثبت و منفی استفاده می‌کند که از قبل و در کارخانه سازنده، قطب مثبت آن با انرژی بالا (حاوی الکترون) و قطب منفی با انرژی پایین مهر و موم شده است. بعد از قرار گرفتن باتری در مدار، به دلیل واکنش شیمیایی بین این دو قطب، جریانی الکتریکی (عبور الکترون های با بار منفی) از سمت قطب انرژی بالا (مثبت) به سمت انرژی پایین (منفی) شکل می‌گیرد. در باتری‌های یکبار مصرف، با پایان یافتن الکترون‌ها یا سلول‌های تولید کننده ساخت انرژی، این پروسه به اتمام رسیده و به اصطلاح باتری تمام می‌شود. چرا که به دلیل عوض شدن همیشگی ساختار و برگشت ناپذیر بودن ترکیب شیمیایی مواد الکترودی در باتری معمولی، بعد از تخلیه امکان استفاده دوباره از آن وجود ندارد. در باتری های قابل شارژ، این سلول‌ها که به نام سلول ثانویه معروف هستند از نوع الکتریکی بوده و عملیات برگشت پذیری در آنها فراهم است. اما بعد از تمام شدن باتری شارژی، از آنجا که الکترون‌ها طبیعت منفی دارند و علاقه‌ای به بازگشت به قطب مثبت ندارند و در سمت منفی باتری جا خوش کرده‌اند، از یک منبع انرژی برای اعمال نیرو و برگرداندن آنها به سمت قطب مثبت استفاده می‌شود. هنگام شارژینگ یک باتری، این پروسه شیمیایی درون یک باتری شارژی رخ می‌دهد.

انواع باتری ابزارآلات شارژی

حال که با نحوه کار داخلی باتری شارژی آشنا شدیم، بهتر است بدانیم انواع باطری برای دستگاه های شارژی کدام است؟ باتری قابل شارژ در ابزارهای مختلف به طور کلی با دو معیار گروه بندی می‌شود. اولین معیار فرم ساخت آنهاست که در 4 حالت کلی وجود دارد:

1 - باتری سیلندری: همان شکل معروف باتری که همه ما می‌شناسیم و مدام از آن استفاده می‌کنیم. این گروه به نوعی پر مصرف ترین شکل و ساختمان باتری بوده که در اشکال قلمی، نیم قلمی و ... وجود دارد.

2 - باتری سکه ای: باتری دکمه ای (Button) یا سکه ای (Coin) که در انواع سایز ریز و درشت ساخته شده و بسیاری با آن آشنا هستند. از این باتری‌ها در ماشین حساب، ساعت مچی، کلاه ماسک های جوشکاری یا ابزار دقیق مثل کولیس دیجیتال، میکرومتر دیجیتال و ... استفاده می‌شود.

3 - باتری کتابی: باتری با شکلی مکعبی که در برخی ابزارها و دستگاه‌ها به دلیل ساختمان داخلی و نحوه نصب از این نوع استفاده می‌شود. ریموت کنترل، مولتی متر و ولت متر برق و الکترونیک و ... ازجمله عناوینی هستند که از باتری کتابی استفاده می‌کنند.

4 - باتری بلوکی: این مدل به نوعی یک ست و پکیج بسته بندی شده از چند باتری شارژی خاص سیلندری کنار هم قرار گرفته شده است که برای جایگذاری در برخی دستگاه‌ها و یا مصرف در ساخت باتری‌های بزرگ شارژی دستگاه‌ها مثل باتری دریل شارژی، باتری پیچ گوشتی شارژی، باتری بتن کن شارژی و اغلب باتری ‌های دستگاه شارژی استفاده می‌شود. در واقع باتری بلوکی عضو اصلی داخلی ساختمان و ساختار کلی همین باتری شارژی های لیتیومی و کادمیومی ابزارهای شارژی 12 ولت به بالا و شناخته شده مثل دریل شارژی و غیره ... بوده که درون یک بدنه پلاستیکی قرار گرفته است. 

اما در اصل و از دید فنی، انواع باتری ابزارآلات شارژی در صنعت با توجه به تکنولوژی ساخت، نوع ساختمان داخلی، میزان شارژینگ و قدرت خروجی به 5 گروه اصلی تقسیم بندی می‌شوند:

1 - باتری لیتیوم یونی (Li - Ion)

2 - باتری نیکل کادمیوم (Ni - CD)

3 - باتری نیکل متال هیدرید (Ni - MH)

4 - باتری سرب اسید (Lead Acid)

5 - باتری لیتیوم پلیمر (Li - PO) یا لیپو (Lipo)

باتری لیتیوم یونی چیست؟

پر مصرف ترین نوع باتری در دستگاه های شارژی نوع لیتیوم – یونی Li-ion است. این گروه با سلول ثانویه و الکترولیت مایع ساخته شده و از تکنولوژی یون لیتیوم استفاده می‌کند. یعنی در واقع همانند الکترون که به قطب منفی متمایل است، یون های لیتیوم قرار گرفته در این باتری نیز به سمت قطب مثبت میل داشته و بدین ترتیب این فرآیند و جریان شیمی دوسویه باعث می‌شود تا عملیات انتقال بارهای الکتروشیمیایی با سرعت بالاتری انجام گیرد و ضمن دشارژ و شارژینگ سریعتر باتری، قدرت و راندمان آن هم دو برابر یک باتری معمولی و کادمیوم باشد.

این دسته بیشترین استفاده را در ساخت باطری شارژی ابزارهای شارژی دارد و بیشتر باتری دریل شارژی ها از این نوع ساخته می‌شوند؛ چرا که از مزایای بسیاری نسبت به باقی باتری‌ها برخوردار بوده و توان ساخت در بازه ولتاژ از 3.6 تا 40 ولت برای آنها فراهم است. باتری‌های لیتیوم – یونی با توجه به شرکت سازنده و قدرت‌شان بین 500 تا 1500 بار شارژ-دشارژ قابل استفاده هستند و به طی کردن دوره شارژ اولیه یا Break in احتیاجی ندارند. بزرگترین نکته مثبت باتری لیتیوم یونی عدم نیاز به دشارژ کامل و صبر کردن برای شارژ کردن است! این باتری‌ها را می‌توان با هر میزان انرژی و در هر زمانی بدون آنکه روی کارشان اثر منفی بگذارد به شارژر متصل کرد و جایی برای نگرانی از خراب شدن و یا منتظر شدن تا دشارژ کامل نخواهد بود. اما توجه داشته باشید که در صورت رعایت نکردن همیشگی و تداوم بد عادتی زمان شارژینگ، عمر و تعداد دفعات استفاده آنها به مرور کوتاه خواهد شد. از مهمترین مزایای باتری لیتیوم - یونی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

 - وزن سبکتر و ابعاد کوچکتر نسبت به سایر باتری‌های شارژی

- چگالی انرژی بیشتر و قدرت خروجی بالاتر نسبت به دیگر باتری ها

- توانایی ذخیره میزان انرژی زیاد

- ایمن بودن از آسیب منفی توسط اثر حافظه ای شارژ (نداشتن اثر حافظه ای)

- نداشتن آلودگی محیطی و سازگار بودن با محیط زیست

- میزان دشارژ بسیار پایین در مواقع بدون استفاده و نگهداری در دمای معمولی و منطقی (8 درصد در دمای 21 درجه)

 - امکان ساخت در ظرفیت های گسترده و بالا

- عدم نیاز به شرایط نگهداری خاص

اگر چه این گروه شامل این مزیت‌ها می‌شوند اما متاسفانه از وجود برخی نکات منفی رنج می‌برند. به طور مثال هنگام شارژ یا استفاده دمای آنها بالا می‌رود و اگر در معرض اشتعال باشند، خطر انفجار و آتش گرفتن دارند. باتری شارژی لیتیومی قیمت بالاتری نسبت به دیگر موارد مشابه دارد و نکته آخر اینکه نسبت به درجه حرارت محیط حساس بوده و در دمای بالای کاری، میزان نگهداری شارژ و راندمان آن پایین می‌آید.

باتری نیکل کادمیوم چیست؟

باتری Ni-CD یا نیکل کادمیوم که به صورت Ni - Cad هم نوشته می شود، نوع دیگری از این محصولات بوده که از محبوبیت کمتری در ساخت دستگاه‌های شارژی برخوردار است. این مدل هم ساختمان داخلی متفاوت و هم کارایی قویتری نسبت به مدل لیتیومی داشته و بجای الکترولیت مایع از هیدروکسید پتاسیم در تولیدشان استفاده می‌شود و نوع الکترودهای آنها نیز از نیکل است. چگالی انرژی داخلی باتری کادمیوم از نوع لیتیوم – یونی کمتر است اما در مقایسه با ظرفیت یکسان و مشابه، از خروجی جریان بالاتر، تعداد دفعات شارژ (حداقل 1000 بار) و عمر مفید بیشتری برخوردارند. از دیگر مزیت‌های این مدل می‌توان به قیمت پایین‌ترشان نسبت به نوع لیتیومی و همینطور آسیب دیدگی کمتر هنگام ضربات احتمالی اشاره کرد. اما این قیمت پایین دلایلی هم دارد؛ باتری نیکل – کادمیوم ظرفیت آمپر-ساعت پایین‌تری ارائه می‌دهد. برای شارژ مجدد احتیاج به دشارژ کامل دارد و اگر در ظرفیت نیمه پر به شارژر وصل شود آسیب خواهد دید. ضمن اینکه طی کردن دوره Break in یا همان شارژ اولیه برای این نوع باتری‌ها ضروری است. گاهی چندین بار گذراندن پریود شارژ اولیه طول می‌کشد تا یک باتری نیکل کادمیوم به وضعیت بهینه شده و ایده‌آل شارژدهی خود برسد. ضمن اینکه وزن این باتری در مقایسه با مدل لیتیومی بیشتر است. متاسفانه مواد داخلی ساختمان این گروه سمی بوده و تجزیه آن برای محیط زیست خطرناک است؛ همچنین از تاثیر داشتن افکت و اثر حافظه ای رنج می‌برد.

باتری نیکل متال هیدرید چیست؟

باتری های این مدل یعنی نیکل متال هیدراید Ni-MH به نوعی نسخه و ورژن بهینه شده باتری نیکل کادمیوم هستند. در مقایسه با گروه قدیمی‌تر، این باتری‌ها از ظرفیت ذخیره سازی بیشتر اما تعداد بار شارژ کمتری برخوردارند. از از باتری نیکل متال هیدرید در برخی لوازم مثل دوربین عکاسی، مشعل‌ها، ابزارها و ... استفاده می‌شود و برای شارژ کردن نیازی به دشارژ کامل ندارند و در واقع با دشارژ کامل آسیب خواهند دید؛ به عبارت دیگر توصیه می‌شود باتری NI - MH همیشه بالای 70 درصد شارژ داشته باشد و تنها هر 2 تا 3 ماه، یک بار به طور کامل خالی شود. سازگار بودن با محیط زیست و قیمت کمتر نسبت به مدل لیتیومی نیز از دیگر نکات مثبت باتری نیکل هیدرید به شمار می‌آید. اما در بخش معایب آنها می‌توان به کم شدن عمر مفید بعد از چند وقت استفاده، خراب شدن در صورت دشارژ شدن همیشگی، حساس بودن به گرمای محیط و گرانتر بودن از نوع نیکل – کادمیوم اشاره کرد.

باتری سرب اسیدی چیست؟

باتری اسیدی یا لید اسید Lead Acid به همان مدل باتری‌های آشنا در خودرو و ماشین گفته می‌شود. محصولی با ابعاد نه چندان کوچک که دارای یک مایع اسیدی درون خود است. جدا از صنعت خودروسازی و ...  این مدل برای ساخت تعداد بسیار محدودی دستگاه شارژی و یا قسمت راه انداز برخی دستگاه‌های موتوری مثل چمن زن بنزینی و موتور برق استفاده می‌شود. چرخه عمر و تعداد دفعات قابل شارژ بالا، نداشتن اثر حافظه ای، ایمنی بالا و نادر بودن در انفجار و آتش گرفتن و البته قیمت پایین از جمله مزایای این مدل باتری است؛ اما پایین آمدن محسوس کاریایی در هوای سرد، آلودگی محیط زیست، استهلاک بالا و کم شدن ماکزیمم ظرفیت بعد از استفاده طولانی، عدم شارژ شدن دوباره در صورت بیش از حد بدون استفاده ماندن در کنار وزن بسیار بیشتر نسبت به دیگر باتری‌ها از معایب این نوع باتری شارژی است.

باتری لیتیوم پلیمر چیست؟

این مدل باتری که به نام لیپو Lipo یا Li-Po شناخته می‌شود ورژن بهینه شده و پیشرفته نوع لیتیوم – یونی است که دیگر خطرات آتش سوزی و انفجار نسخه‌های قدیمی لیتیومی را ندارد. باتری های لیتیوم – پلیمری یا لیپو با ظرفیت بسیار پایین‌تر و برای دستگاه‌های عمومی ظریف‌تر و غیر ابزار استفاده می‌شود. در واقع اکثر باتری‌های موبایل هوشمند، لپ‌تاپ‌های امروزی و لوازم الکترونیکی عمومی و شخصی از این نوع ساخته شده و به دلیل قدرت کمتر خروجی و عدم امکان تولید در ظرفیت‌های خیلی بالا، از آنها در ساخت ابزارآلات شارژی استفاده چندانی نمی‌شود.

تفاوت باتری لیتیوم یونی با نیکل کادمیوم چیست؟

حال که با انواع باتری به خوبی آشنا شدیم بهتر است فرق اساسی و تفاوت باتری نیکل کادمیوم و لیتیوم یون که دو مورد از پر مصرف ترین باتری ها در صنعت هستند را بدانیم. باتری های لیتیومی برعکس نوع کادمیوم نباید برای شارژ کردن، کامل خالی شوند و همیشه در زمان گذاشتن آنها بر روی پایه شارژ باید نیمه پر یا کمی میزان انرژی داشته باشند؛ یکی از دلایلی که بیشتر موارد باتری دریل شارژی از نوع لیتیوم - یون تولید می‌شود همین بوده اما بهتر است از یک الگو و نظم زمانی مشخصی برای شارژینگ آنها استفاده کرد. در ضمن طبق توضیحاتی که بالاتر داده شد باتری لیتیوم – یونی از کادمیوم گرانتر بوده، عمر و تعداد دفعات شارژ کمتری دارند و از استحکام بیشتری برخوردارند. اما نوع لیتیومی محبوب تر بوده، اثر حافظه ای ندارند و به شارژ اولیه هم نیازمند نیستند. در واقع انتخاب بین این دو باتری بیشتر بستگی به ظرفیت و قدرت خروجی و همینطور مدل دستگاه و شرایط کاربر ارتباط دارد.

اثر حافظه ای باتری شارژی چیست؟

مموری افکت Memory Effect باتری یا اثر حافظه ای به روند ذخیره و سیو شدن عادت شارژ در یک باتری گفته می‌شود. برخی از مدل‌های باتری مثل کادمیوم رفتار کاربر در شارژ و دشارژ کردن را ذخیره می‌کنند. در واقع سلول‌های آن باتری بعد از چند بار شارژ و دشارژ در میزان خاص و مشخصی از انرژی، آن را بخاطر سپرده و به اصطلاح به این میزان عادت می‌کنند. به طور مثال اگر یک باتری را تا ظرفیت 40 درصد استفاده کنید و به شارژ بزنید و دوباره این سیکل را تکرار کنید، باتری شارژی به مرور میزان 40 درصد از سلول‌های استفاده نشده خود را از دست خواهد داد و میزان واقعی ظرفیت آن بعد از چند وقت 60 درصد مقدار واقعی خواهد بود. حتی اگر آن باتری آسیب دیده را به شارژر بزنید و چراغ 100 درصد فول شارژ روشن شود باز هم ظرفیت واقعی آن 60 درصد است. هر چند که اثر حافظه ای در باتری‌های لیتیوم – یونی بسیار کم است و تقریبا وجود ندارد، اما عمر مفید این گروه نیز در صورت تکرار بیش از اندازه اشتباه در زمان شارژ و دشارژ کوتاه خواهد شد.

کدام باتری برای ابزار شارژی شما مناسب است؟

بعد از گفتن این موارد، امکان خرید باتری شارژی مناسب یک دستگاه آسان‌تر می‌شود. حال برای ساده‌تر شدن ماجرا به بیان برخی نکات مهم در انتخاب باتری شارژی می‌پردازیم.

ظرفیت یک باتری با دو عدد ولتاژ و آمپر ساعت نشان داده می‌شود. در ابزارهای شارژی این باتری‌ها از کمترین مقدار مثل باتری سکه‌ای 1.2 ولت تا دستگاه‌های کوچک شارژی با باتری لیتیومی و ظرفیت 3.6 ولت و بالاتر و همچنین ماشین‌آلات بزرگتر و صنعتی با باتری‌های لیتیوم – یونی و کادمیوم که با ولتاژ 12، 14، 18، 20 و حتی گاهی تا 40 ولت وجود دارند. هر کدام از این نوع باتری‌ها با توان و یا قدرت «آمپر ساعت» یا Ah خاصی ارائه می‌شوند که بنا به مدل و دستگاه متفاوت خواهند بود. عدد آمپر ساعت در باتری‌های 12 ولت به بالاتر نقش مهمی را ایفا می‌کنند چرا که نشان از میزان زمان کار و انرژی خروجی موتور داشته و رابطه مستقیمی با قدرت نهایی دستگاه بر روی سطح کار خواهد داشت. هر چقدر این آمپر ساعت بالاتر باشد، در نوبت‌های کاری مختلف و کشیدن جریان از موتور، راندمان یک دستگاه شارژی تغییر می‌کند.

به طور مثال یک باتری دریل شارژی 4 آمپر ساعت، یعنی اینکه اگر این باتری به دستگاه یا موتوری وصل شود که با 4 آمپر خروجی جریان کار می‌کند، ظرفیت این باتری در یک ساعت کار تخلیه خواهد شد. پس همین زمان شارژ دهی در باتری 2 آمپر ساعت برای همین دستگاه 4 آمپر، نیم ساعت خواهد بود. هر چند این اعداد برای شرایط ایده‌آل است و در شرایط دمایی مختلف و البته با توجه به نوع دستگاه و باطری شارژی، این مقدار تغییراتی می‌کند.

خود تخلیه شدن یا خود تخلیه‌ گی باتری نیز از دیگر مفاهیم برای خرید یک باتری قابل شارژ است. در برخی مدل‌ها اگر زمان طولانی از یک باتری استفاده نشود، این امر رخ خواهد داد و باتری به تدریج خالی خواهد کرد. هر چند که در گروه باتری لیتیوم – یونی این مقدار بسیار ناچیز است.

راهنمای نگهداری باتری شارژی

باتری شارژی اگر چه محصول پیچیده‌ای نیست اما نیاز به نگهداری مناسب و همچنین دانستن راه های افزایش عمر باتری ابزارهای شارژی دارد تا همیشه از عمر مفید بالایی برخوردار باشد. به عنوان نکته اول، هیچکدام از باتری شارژی‌ها توان تحمل ضربه نخواهند داشت و به خصوص مدل لیتیوم - یونی به راحتی در مقابل ضربه آسیب خواهند دید. 

کم شدن ظرفیت اسمی و ماکزیمم میزان شارژ باتری در طول زمان امری طبیعی است؛ اما نحوه شارژ را طبق دفترچه راهنما و بنا به مدل و نوع ساخت آن باتری رعایت کنید تا عمر محصول هر چه بیشتر شود.

اگر باتری نو و جدیدی خریدید که نیاز به طی کردن مراحل شارژ اولیه داشت، حتما این پروسه بهینه سازی باتری شارژی را انجام دهید تا از بیشترین ظرفیت آن سود ببرید.

وجود 2 عدد باتری در جعبه و کارتن برخی دستگاه‌های شارژی مثل دریل که بیشتر آنها به صورت کیت و پکیج شامل جعبه، شارژر و باتری شارژی مشاهده می‌شود، به معنای امکان نگهداشتن و استفاده نکردن یکی از آنها نیست. باتری شارژی در صورت عدم استفاده طولانی مدت چه به حالت فول شارژ و چه دشارژ، خراب خواهند شد. از هر دو باتری دریل شارژی به تناوب استفاده کنید.

از دستکاری، باز کردن، سری کاری و پیوند دادن 2 باتری به هم خود داری کنید. باتری دستگاه‌های شارژی معمولا بصورت استاندارد و یک پکیج مخصوص دستگاه‌های ذکر شده توسط سازنده ساخته می‌شوند.

همیشه به یاد داشته باشید که هر باتری مخصوص دستگاهی خاص است. صرف اینکه ولتاژ یک دستگاه با یک ولتاژ یک باتری برابر است دلیل کافی برای اتصال آن باتری به دستگاه مذکور نیست. از نصب دستی و غیر استاندارد باتری های متفرقه و دستگاه های دیگر، خصوصا وقتی شیارهای باتری و پایه دستگاه به هم نمی‌خورند و باهم سازگار نیستند جدا خودداری کنید.

با خواندن این مقاله با انواع باتری شارژی ابزارهای شارژی و همچنین باتری دریل شارژی آشنا شدید اکنون برای انتخاب و خرید باتری ابزارهای شارژی با ظرفیت ها و ساختار متنوع و مختلف برای هر نوع دستگاه شارژی با ضمانت اصالت و سلامت کالا می‌توانید به سایت ابزار مارکت مراجعه کنید.