باتری قابل شارژ

یک باتری قابل شارژ یا یک سلول ثانویه نوعی باتری الکتریکی است که می تواند شارژ ، دشارژ و بارها مجددا شارژ شود، در مقایسه با یک باتری یکبار مصرف یا اولیه که با شارژ کامل عرضه می شود و پس از استفاده دور انداخته می شود. این متشکل از یک یا چند سلول الکتروشیمیایی است. باتری های قابل شارژ در اشکال و اندازه های مختلف تولید می شوند، از سلول های دکمه ای تا سیستم های مگاواتی متصل شده برای تثبیت شبکه توزیع برق مرتب می شوند. چندین ترکیب مختلف از مواد الکترود و الکترولیت ها از جمله اسید-سرب، نیکل-کادمیوم (NiCd)، هیدرید متال-نیکل (NiMH)، لیتیوم یون (Li-ion) و پلیمر یون-لیتیوم (Li-ion polymer)

باتری های قابل شارژ معمولا در ابتدا بیشتر از باتری های یکبار مصرف هزینه بر هستند، اما هزینه کل مالکیت و تاثیرات زیست محیطی آنها بسیار پایین تر است؛ زیرا آنها می توانند بطور ارزان بارها مجددا شارژ شوند قبل ازینکه جایگزین شوند. برخی از انواع باتری قابل شارژ در ابعاد و ولتاژهای مشابه به عنوان انواع یکبار مصرف در دسترس هستند و می توانند بجای آنها استفاده شوند.

کاربرد

دستگاه هایی که از باتری های قابل شارژ استفاده می کنند عبارتند از: شروع کننده های خودرو، دستگاه های قابل حمل مصرف کننده، وسایل نقلیه سبک (مانند ویلچر های موتوری، چرخ دستی های گلف، دوچرخه های الکتریکی و لیفتراک های الکتریکی)، ابزار، ذخایر برق اضطراری و نیروگاه های ذخیره باتری.

 باتری های قدیمی تر قابل شارژ تخلیه نسبتا سریعی دارند و قبل از اولین استفاده باید شارژ شوند؛ بعضی از باتری های تخلیه آرام NiMH شارژ خود را برای ماه ها نگه می دارند.

 انجمن ملی تولید کنندگان برق ایالات متحده در سال ۲۰۰۶ تخمین زد که تقاضای ایالات متحده برای باتری های قابل شارژ دو برابر سریعتر از تقاضا برای یکبار مصرف درحال افزایش است.

 باتری های قابل شارژ کوچک می توانند به دستگاه های الکترونیکی قابل حمل، لوازم خانگی و غیره نیرو دهند. باتری های هوی دیوتی به وسایل نقلیه الکتریکی، از اسکوتر تا لکوموتیو و کشتی نیرو می بخشند. آنها در تولید برق توزیع شده و در سیستم های قدرت مستقل استفاده می شوند.

شارژ و دشارژ

در طول شارژ، مواد فعال مثبت اکسید می شوند، الکترون تولید می کنند، و مواد منفی کاهش می یابند، الکترون مصرف می کنند. این الکترون ها جریان را در مدار خارجی تشکیل می دهند. الکترولیت می تواند به عنوان یک بافر ساده برای جریان یونی داخلی بین الکترودها، مانند سلول های لیتیوم یون و نیکل کادمیوم باشد، یا ممکن است یک شرکت کننده فعال در واکنش الکتروشیمیایی مانند سلول های سرب اسید باشد.

 انرژی مورد استفاده برای شارژ کردن باتری های قابل شارژ معمولا از یک شارژر باتری با برق AC تامین می شود، اگرچه برخی از آنها مجهز شده اند تا از یک پریز برق ۱۲ ولت DC استفاده کنند. ولتاژ منبع باید بالاتر از باتری باشد تا جریان را به آن وارد کند، اما نباید خیلی زیاد باشد زیرا ممکن است به باتری آسیب رساند.

 شارژرها از چند دقیقه تا چند ساعت زمان می برد تا باتری را شارژ کنند.

عمق دشارژ

 عمق تخلیه (DOD)  به طور معمول به عنوان درصدی از ظرفیت اسمی آمپر ساعت بیان می شود؛ ۰٪ DOD به معنی این است که هیچ دشارژی وجود ندارد. با توجه به تغییرات در طول تولید و عمر کردن، DOD برای دشارژ کامل می تواند با گذشت زمان یا تعداد چرخه های شارژ تغییر کند. به طور کلی، یک سیستم باتری قابل شارژ، چرخه های شارژ / دشارژ بیشتری را تحمل می کند، اگر DOD در هر چرخه پایین تر باشد.

طول عمر و ثبات چرخه

اگر باتری ها بارها و بارها مورد استفاده قرار می گیرند حتی بدون بدرفتاری، ظرفیت خود را از دست می دهند زیرا تعداد چرخه های شارژ افزایش می یابد، تا زمانی که نهایتا فرض شود که پایان عمر مفید آنها فرا رسیده است. به عنوان مثال، در باتری های سرب-اسید، تمام مواد فعال در هر چرخه شارژ / دشارژ به صفحات بازگردانده نمی شوند. در انواع لیتیوم-یون، به ویژه در دشارژ های عمیق، برخی از لیتیم متال های واکنش پذیر می توانند در طول شارژ شدن شکل بگیرند که دیگر نمی توانند در چرخه دشارژ بعدی شرکت کنند. باتری های مهر و موم شده ممکن است از الکترولیت مایع خود، رطوبت از دست بدهند، به خصوص اگر در دمای بالا بیش از حد شارژ شوند یا کار کنند . این عمر چرخه را کاهش می دهد.

زمان شارژ

زمان شارژ یک پارامتر مهم برای کاربر یک محصول طراحی شده توسط باتری های قابل شارژ است. حتی اگر منبع قدرت شارژ، قدرت کافی برای کارکرد دستگاه و همچنین شارژ مجدد باتری را فراهم کند، دستگاه در طول زمان شارژ به یک منبع قدرت خارجی متصل می شود.

مقاومت درونی باتری گرما تولید می کند، و افزایش دمای بیش از اندازه به باتری صدمه زده و آن را از بین می برد.