باتری‌های غیر شارژی

 

بیش از ۹۰ درصد باتری‌های قلمی جهان از نوع غیر شارژی هستند

باتری‌های غیر شارژی یا یک‌بار مصرف که با نام سلول‌های اولیهPrimary Cell نیز شناخته می‌شوند، پس از یک بار استفاده دیگر قابلیت شارژ شدن و استفاده‌ی مجدد ندارند. دلیل اینکه این باتری‌ها را نمی‌توان شارژ کرد، بازگشت‌ناپذیر بودن واکنش شیمیایی تولیدکننده‌ی الکتریسیته در آن‌ها است. باتری‌های غیر شارژی ۹۰ درصد از بازار ۵۰ میلیارد دلاری باتری را به خود اختصاص داده‌اند و هر سال حدود ۱۵ میلیارد عدد از آن‌ها تولید و روانه‌ی بازار می‌شود.

باتری‌های روی-کربن (Zinc–Carbon) قدیمی‌ترین باتری‌های خشک هستند که به تولید انبوه تجاری رسیدند. این باتری‌ها برای اولین بار در اوایل قرن بیستم میلادی عرضه شدند و اولین چراغ قوه‌های الکتریکی توسط آن‌ها روشن می‌شدند. باتری‌های روی-کربن غیر قابل شارژ هستند و ظرفیت آن‌ها در سایز AA حدود ۴۰۰ تا ۹۰۰ میلی‌آمپر است. اگرچه این ظرفیت در مقایسه با دیگر انواع باتری ممکن است بسیار کم به نظر برسد؛ اما جالب است بدانید باتری‌های روی-کربن امروزی نسبت به نسخه‌های اولیه‌ای که بیش از ۱۰۰ سال پیش عرضه می‌شدند، ۴ برابر ظرفیت بیشتری دارند.

 

ساختار باتری روی کربن

ساختار درونی باتری‌های روی-کربن (ZnC)

 

بدنه‌ی باتری‌های روی-کربن از جنس فلز روی است و درون آن از خمیر آمونیوم کلرید (NH4Cl) یا زینک کلرید (ZnCl2) به‌عنوان الکترولیت استفاده می‌شود. از آنجایی که بسیاری از فلزات متداول در تماس با الکترولیتِ نمکی به‌سرعت دچار خوردگی می‌شوند، الکترود مثبت این باتری‌ها از جنس کربن ساخته می‌شود.

دمای بالا به باتری‌های روی-کربن آسیب می‌زند و به‌همین دلیل سازندگان باتری توصیه می‌کنند آن‌ها را در دمای اتاق نگه دارید. هرچند می‌توان باتری‌های روی-کربن را برای مدت زیادی به‌صورت منجمد نگهداری کرد؛ اما قبل از استفاده‌ی مجدد باید آن‌ها را به دمای اتاق برساند.

 

خوردگی باتری قلمی

بدنه‌ی باتری‌های روی-کربن با گذر زمان به‌دلیل واکنش با مواد درون باتری دچار خوردگی می‌شود

 

به‌طور کلی باتری‌های روی-کربن را نمی‌توان برای مدت زیادی انبار کرد؛ چرا که آمونیوم کلرید درون باتری با فلز روی (که بدنه‌ی باتری را تشکیل داده است) واکنش می‌دهد و رفته‌رفته با کاهش یافتن ضخامت بدنه، الکترولیت به بیرون نشت می‌کند. امروزه حدود ۲۰ درصد از باتری‌های دنیا از نوع روی-کربن هستند؛ هرچند این میزان در کشورهای پیشرفته‌ای چون ژاپن تنها به ۶ درصد می‌رسد. باتری‌های روی-کربن برای محیط زیست خطرناک‌اند و پس از استفاده نباید همراه با بقیه‌ی ضایعات خانگی دفع شوند.

باتری‌های آلکالاین (Alkaline) یا قلیایی نوع دیگری از باتری‌های غیر قابل شارژ‌ هستند که انرژی خود را از واکنش بین روی و دی‌اکسید منگنز Zn/MnOتأمین می‌کنند. البته نوعی از باتری‌های آلکالاین با قابلیت شارژ مجدد نیز وجود دارد؛ اما به اندازه‌ی دیگر انواع باتری‌های شارژی متدوال نیست. در مقایسه با باتری‌های روی-کربن، باتری‌های آلکالاین چگالی انرژی بالاتر (بین ۳ تا ۵ برابر بیش‌تر) و عمر قفسه‌ی طولانی‌تری دارند.

 

ساختار باتری های آلکالاین متداول

ظرفیت باتری‌های آلکالاین به جریان گرفته‌شده از آن‌ها بستگی دارد. برای مثال ظرفیت یک باتری آلکالاین سایز AA درصورت استفاده در دستگاهی کم‌مصرف می‌تواند تا ۳۰۰۰ میلی‌آمپر ساعت نیز برسد؛ اما اگر جریان افزایش پیدا کند (برای مثال جریان ۱ آمپری در دوربین‌های دیجیتال) این ظرفیت تا ۷۰۰ میلی‌آمپر ساعت کاهش پیدا خواهد کرد. ولتاژ باتری‌های آلکالاین بسته به ظرفیت باقی‌مانده و بار روی باتری متغییر است.

 

ظرفیت

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

تحت بار صفر

1.59V

1.44V

1.38V

1.34V

1.32V

1.30V

1.28V

1.26V

1.23V

1.20V

۳۳۰mW تحت بار

1.49V

1.35V

1.27V

1.20V

1.16V

1.12V

1.10V

1.08V

1.04V

0.98V

 

نباید انواع مختلف باتری قلمی را با هم ترکیب کرد و در یک دستگاه مورد استفاده قرار داد

باتری‌های آلکالاین را نباید شارژ کرد. در صورت اقدام به شارژ یا ترکیب با دیگر انواع باتری در دستگاه‌های الکترونیکی، ممکن است با نشت پتاسیم هیدروکسید از باتری مواجه شوید که درصورت تماس با پوست و چشم ایجاد حساسیت خواهد کرد.

بین ۶۰ تا ۸۰ درصد باتری‌های تولیدشده در سطح جهان از نوع آلکالاین است و سالانه بیش از ۱۰ میلیارد عدد از این باتری‌ها وارد بازار جهانی می‌شود. ازآنجایی‌که باتری‌های آلکالاین جدید فاقد جیوه هستند، می‌توان آن‌ها را مانند زباله‌های معمولی دفع کرد؛ هرچند توصیه می‌شود این نوع باتری‌ها را نیز مانند دیگر انواع باتری بازیافت کنید.

باتری‌های لیتیومی

با باتری‌های شارژی لیتیوم یونی و لیتیوم پلیمر اشتباه گرفته نشود

یکی از جدیدترین انواع باتری‌های غیر قابل شارژ هستند. در این باتری‌ها معمولا از لیتیوم به‌عنوان آند و منگنز دی‌اکسید به‌عنوان کاتد استفاده می‌شود. ظرفیت باتری‌های لیتیومی تقریبا سه برابر بیشتر از باتری‌های آلکالاین مشابه خود است و به دلیل عمر قفسه‌ی بسیار بالا (حدود ۱۵ سال) معمولا در دستگاه‌هایی که مصرف کمی دارند و مدت زمان زیادی باید به‌صورت مداوم کار کنند (مانند ساعت‌های دیواری) از آن‌ها استفاده می‌شود. استفاده از این باتری‌ها در دستگاه‌های پرمصرف مانند اسباب بازی‌ها، به‌دلیل قیمت بالا و غیرقابل شارژ بودن، هیچگونه توجیه اقتصادی ندارد.

 

باتری‌های لیتیومی بالاترین ظرفیت و عمر قفسه را بین تمامی انواع باتری‌های غیر شارژی دارند

باتوجه به ظرفیت بالای این باتری‌ها می‌توان در دستگاه‌هایی که به‌طور معمول استفاده از باتری آلکالاین برای آن‌ها توصیه می‌شود، از باتری‌های لیتیومی استفاده کرد و انتظار عملکرد بهتر و طولانی‌تری داشت؛ اما به‌ دلیل ولتاژ معمولا بالاتر، استفاده از آن‌ها در دستگاه‌هایی که به‌صورت سنتی از باتری‌های روی-کربن استفاده می‌کنند توصیه نمی‌شود.

در مقایسه با دیگر انواع باتری، می‌توان از باتری‌های لیتیومی جریان الکتریکی به‌مراتب بیشتری دریافت کرد. این قابلیت برای دستگاه‌هایی که به جریان بالایی احتیاج دارند ایده‌آل است؛ اما در صورت اتصال کوتاه، گرمای فوق‌العاده زیادی ایجاد خواهد کرد که ممکن است به منفجر شدن باتری منجر شود.

میزان محبوبیت باتری‌های لیتیومی در سطح جهان بسیار متفاوت است؛ به‌طوری‌که سهم آن‌ها از بازار باتری‌های غیر شارژی در ژاپن ۲۸ درصد و در اتحادیه‌ی اروپا تنها ۰.۵ درصد است. از آنجایی که باتری‌های لیتیومی مانند باتری‌های آلکالاین فاقد مواد سمی هستند، می‌توان آن‌ها را مانند ضایعات متداول خانگی دفع کرد؛ هرچند همچنان توصیه می‌شود این نوع باتری‌ها را مانند دیگر انواع باتری بازیافت کنید.