کارآیی باتری‌ها در دستگاه‌های الکترونیکی و نگهداری از آنها
ریز و درشت باتری‌ها
عاقله ترابی: موضوع باتری به‌ویژه در تلفن‌های همراه از موضوعات داغ دنیای فناوری محسوب می‌شود. امنیت باتری‌ها و عمر آنها همواره مدنظر پژوهشگران و تولیدکنندگان بوده و هست. از طرفی خریداران نیز هنگام انتخاب محصول به باتری آن و میزان عمر و کیفیت آن توجه دارند و در تلاشند محصولی بخرند که باتری مناسبی داشته باشد و در کنار عمر زیاد بهترین کیفیت را هم داشته باشد. البته در این میان نوع استفاده کاربر نیز تاثیر چشمگیری در عمر و کارآیی باتری دارد. در این مطلب با بررسی انوع باتری‌هایی که در بازار وجود دارد به معرفی پرکاربردترین این نوع باتری‌ها یعنی باتری‌های لیتیوم‌یونی می‌پردازیم و در ادامه به نکاتی می‌پردازیم که هر کاربر باید هنگام استفاده از باتری‌ها رعایت کند تا بهترین استفاده از باتری دستگاه خود را داشته باشد.
عاقله ترابی: موضوع باتری به‌ویژه در تلفن‌های همراه از موضوعات داغ دنیای فناوری محسوب می‌شود. امنیت باتری‌ها و عمر آنها همواره مدنظر پژوهشگران و تولیدکنندگان بوده و هست. از طرفی خریداران نیز هنگام انتخاب محصول به باتری آن و میزان عمر و کیفیت آن توجه دارند و در تلاشند محصولی بخرند که باتری مناسبی داشته باشد و در کنار عمر زیاد بهترین کیفیت را هم داشته باشد. البته در این میان نوع استفاده کاربر نیز تاثیر چشمگیری در عمر و کارآیی باتری دارد. در این مطلب با بررسی انوع باتری‌هایی که در بازار وجود دارد به معرفی پرکاربردترین این نوع باتری‌ها یعنی باتری‌های لیتیوم‌یونی می‌پردازیم و در ادامه به نکاتی می‌پردازیم که هر کاربر باید هنگام استفاده از باتری‌ها رعایت کند تا بهترین استفاده از باتری دستگاه خود را داشته باشد.
تاریخچه باتری‌ها
در سال ۱۷۸۶ شیوه جدیدی برای تولید الکتریسیته به وسیله مواد شیمیایی کشف شد که پیل‌های گالوانی (Galvanic Cell) نام گرفت. این باتری‌ها بیش از یک دهه در لوازم الکترونیکی استفاده می‌شدند. از سال ۱۸۰۰ به بعد پیشرفت زیادی در زمینه باتری‌ها صورت گرفت تا اینکه در سال ۱۸۵۹ اولین باتری‌های قابل شارژ سرب اسید ساخته شد. یک سال بعد یعنی در سال ۱۸۶۰ باتری‌های نیکل‌کادمیوم (Ni-Cd) به ظهور رسیدند و بعد از سه دهه یعنی حدود سال ۱۹۹۰ نیز باتری‌های نیکل-هیدرید فلز (Nickel-Metal Hydride) تولید و عرضه شدند. این پیشرفت در تولید باتری‌ها همچنان ادامه داشت تا اینکه در سال ۱۹۹۱ باتری‌های لیتیوم‌یون عرضه شدند که به‌سرعت به شهرت و محبوبیت ویژه‌ای رسیدند و امروزه اغلب دستگاه‌های الکترونیکی به‌ویژه تلفن‌های هوشمند از این باتری‌ها بهره می‌برند.
باتری لیتیوم‌یون
باتری‌های لیتیوم‌یون (Lithium-ion) که درواقع نام اصلی آن لیتیوم‌آیون است شاخه‌ای از خانواده باتری‌های قابل شارژ هستند که برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل استفاده می‌شوند. روش کار این باتری‌ها این‌گونه است که هنگام استفاده، یون‌های لیتیوم از الکترود منفی به سمت الکترود مثبت حرکت می‌کنند و هنگامی هم که در حال شارژشدن هستند این حرکت برعکس است یعنی از سمت الکترود مثبت به الکترود منفی می‌روند. درواقع در این نوع باتری‌ها یون‌های لیتیوم با جابه‌جایی خود در الکترولیت عمل شارژشدن را انجام می‌دهند. علامت مشخصه باتری‌های لیتیوم‌یون کلمه Li-On روی بدنه باتری و دفترچه راهنمای محصول است. در مقایسه با نسل‌های پیشین باتری‌ها، یعنی نیکل‌کادمیوم و نیکل‌متال، باتری‌های لیتیوم‌یون وزن و حجم سبک‌تر و دوره ماندگاری بیشتری در هر بار شارژ دارند. همچنین در نسل‌های پیشین باتری‌ها یعنی نیکل‌کادمیوم و نیکل‌متال مشکل حافظه همیشه مطرح بود به این صورت که پس از هر بار شارژ ظرفیت باتری کاهش می‌یافت و کاربر مجبور بود برای حل این معضل، چند روز یک بار باتری را کاملا تخلیه کند. در نتیجه عمر باتری هم بعد از مدتی تمام می‌شد و نیاز به تعویض باتری بود. این مشکل در باتری‌های لیتیوم‌یونی حل شده و دیگر به تخلیه شارژ صددرصد نیاز نیست. یکی از نکات مثبت باتری‌های لیتیوم‌یون در مقایسه با باتری‌های قدیمی این است که این باتری‌ها هرچه کمتر تخلیه و شارژ شوند عمر بیشتری خواهند داشت. درواقع باتری‌های لیتیوم‌یونی مثل باتری‌های مبتنی بر نیکل در گذر زمان به سرعت ظرفیت مفید خود را از دست نمی‌دهند و معمولا اگر از آنها به درستی استفاده شود، چند سالی عمر می‌کنند.
باتری لیتیوم‌پلیمر
این نوع باتری از لحاظ ظرفیت و ماندگاری پس از هر بار شارژ مانند باتری لیتیوم‌یونی عمل می‌کند. تفاوتی که باتری لیتیوم‌پلیمر با باتری‌های لیتیوم‌یونی دارد یکی در اندازه کوچک‌تر و وزن کمتر آن است و دیگر اینکه این نوع باتری را می‌توان به هر شکل هندسی که مد نظر طراح باشد درآورد. علامت مشخصه این نوع باتری Li-Po یا Li-on-Po است که می‌توان این عبارات را یا در پشت باتری یا در دفترچه محصول دید. در باتری‌های لیتیوم‌پلیمر امکان شارژ با USB وجود دارد و این باعث عمر بهتر باتری می‌شود. نکته دیگری که درباره این باتری‌ها به چشم می‌خورد این است که نیاز به شارژ ابتدایی ۱۲ساعته و همچنین شارژشدن ۱۰۰ درصد ندارند. طول عمر باتری‌های لیتیوم‌پلیمر نیز بیشتر از لیتیوم‌یون‌هاست و همه این عوامل باعث شده که قیمت این نوع باتری‌ها نیز بیشتر باشد.
نگهداری و مراقبت
همان‌طور که در بالا هم اشاره کردیم برای استفاده بهتر و بیشتر باتری دستگاه‌ها، جدا از کیفیت و کارآیی باتری، شیوه استفاده کاربر نیز نقش پررنگی در عمر آن دارد. در وهله اول بد نیست بدانیم که باتری‌های لیتیومی معمولا عمری برابر ۳۰۰ تا ۵۰۰ بار شارژ و دشارژ دارند که بسته به کیفیت ساخت باتری متغیر است. هنگام شارژ باتری لیتیوم‌یونی بهتر است شارژ باتری را حدود ۸۰ درصد نگه داریم. درواقع لازم نیست دستگاه را به‌طور کامل شارژ کنیم و اگر شارژ باتری همواره بین ۴۰ تا ۸۰ درصد باشد بهترین عمر را خواهد داشت. البته بهتر است حدودا ماهی یک بار شارژ آن را کامل صفر کنید و بگذارید باتری کاملا تخلیه شود تا باتری کالیبره شود. یکی دیگر از نکاتی که باید رعایت شود دمای باتری است که باید خنک نگه داشت. قرارگرفتن باتری و در واقع قرارگرفتن دستگاه در دمای گرم باعث کاسته‌شدن عمر آن می‌شود و البته دمای بسیار سرد برای باتری زیان‌آور است.
علت انفجار
همان‌طور که در بالا گفتیم رعایت دمای مناسب برای باتری و همچنین جلوگیری از شارژ یا دشارژ صد درصد تاثیر چشمگیری در عمر آن دارد. با این حال در گذر زمان تغییراتی در باتری رخ می‌دهد که مشکل‌ساز می‌شود. در واقع واکنش رفت‌وبرگشت مناسب صورت نمی‌گیرد و کاتد فرسوده می‌شود. از اینها که بگذریم علت اصلی انفجار باتری به زمانی برمی‌گردد که لایه نازک و فشرده بین سلول‌های باتری شکاف بردارد. این شکاف می‌تواند در صورت ضربه‌خوردن ایجاد شود. در این صورت اتصال کوتاه داخلی ایجاد می‌شود و در نتیجه باتری باد می‌کند و احتمال انفجار آن می‌رود. در واقع در باتری لیتیوم‌یونی، تولید گرمای زیاد در داخل باتری، موجب واکنش‌های بعدی می‌شودکه گرمازا هستند و درنهایت به آتش‌گرفتن و انفجار منتهی می‌شود.
شارژ بیش از حد نیز می‌تواند یکی از دلایل آتش‌گرفتن دستگاه باشد که در این حالت باتری جریان بیشتری در مقایسه با حالت عادی و مجاز دریافت می‌کند و درنتیجه داغ می‌شود. فناوری شارژ سریع یکی از علل این معضل می‌تواند باشد، چراکه به‌سبب این فناوری جریان بیشتری به باتری‌های لیتیوم‌یونی هدایت می‌شود و به‌تبع افزایش انتقال نیرو، گرمای بیشتری نیز تولید می‌شود. بخشی از این حرارت در خود باتری اتلاف می‌شود و بخشی نیز در مدارهای تبدیلی و مدیریت نیروی شارژ سریع از بین می‌رود که معمولا در مجاورت باتری قرار گرفته‌اند. البته در این میان نباید از نسل جدید پردازنده‌ها نیز غافل شویم که گرمای بیشتری در مقایسه با نسل‌های پیش از خود تولید می‌کنند.
کمپانی سامسونگ نیز چندی پیش با این معضل روبه‌رو شد و خبر انفجار دستگاه‌های گلکسی نوت ۷ در همه رسانه‌ها پخش شد. بعد از فراخوان برای جمع‌آوری این نسخه از گلکسی و کش‌و‌قوس‌های فراوان درنهایت روز گذشته سامسونگ اعلام کرد که تصمیم گرفته برای محصولاتش فرآیند هشت‌مرحله‌ای آزمایش باتری‌ها در نظر بگیرد که این مراحل شامل آزمون دوام، سلامت ظاهری، بررسی با اشعه ایکس، آزمون شارژ و دشارژ، آزمون ترکیبات آلی فرار، جداسازی قطعات، آزمون استفاده مستمر و آزمون ولتاژ مدار باز است. البته چهار مورد از این آزمون‌ها در گذشته نیز در محصولات سامسونگ انجام می‌شد، اما آزمون‌های شارژ و دشارژ، ترکیبات آلی فرار، جداسازی قطعات و استفاده مستمر، آزمون‌های کاملا جدیدی هستند. البته آزمون‌هایی هم که پیش از این انجام می‌شد فرآیندشان بهبود یافته است. برای مثال این شرکت استانداردهای بالاتری را برای آزمون سلامت ظاهری باتری‌ها وضع کرده است.
ارسال نظر