ساختار باتری اتمی

باتری خودرو یک ذخیره‌کننده انرژی است که وظیفه‌ی تأمین انرژی مورد نیاز سیستم‌های برقی خودرو را در شرایط روشن یا خاموش بودن پیشرانه برعهده دارد و در انواع مختلف تولید و به بازار عرضه می‌شود. برای استفاده از برخی وسایل برقی خودرو مانند رادیو پخش، هنگامی که پیشرانه خودرو خاموش است باید از منبع تغذیه جریان مستقیم استفاده کرد. علاوه بر این، تمامی خودروها دارای راه‌انداز الکتری

کی (استارتر) هستند که برای تأمین برق آن نیاز به باتری است. همچنین امروزه استفاده از دستگاه‌های الکترونیکی در خودروها رو به افزایش است و این سیستم‌ها معمولا نسبت به نوسانات ولتاژ حساس هستند و با معیوب شدن باتری و سیستم شارژ (آلترناتور یا دینام)، کار خودرو نیز دچار مشکل می‌شود. در این صورت می‌توان از باتری به عنوان عنصری کلیدی در مدارهای برقی خودرو نام برد.

 باتری اتمی چیست؟

باتری اتمی به نوعی از باتری ها گفته می شود که صفحات داخل آن قبل از ساخت، شارژ شده و به صورت دسته صفحه درآمده باشد و در نهایت مونتاژ شود. این باتری  که باتری سیلد نیز نامیده می شود، باتری پلمپ شده ای است که دارای درپوش یکپارچه ای می باشد. باتری اتمی بر خلاف باور عمومی دارای الکترولیت می باشد. اما به دلیل جنس خاص صفحات داخل آن، نیاز به افزودن آب مقطر ندارد. راه شناخت این گروه از باتری ها از روی ظاهر آن ها و نداشتن پیچ برای افزودن اسید می باشد.

این نوع باتری با استفاده از دو نوع  فناوری کلسیم – کلسیم ویا کلسیوم – سیلور ساخته شده است. این دو نوع جدید ترین مدل هستند و نسبت به سایر باتری ها قیمت و طول عمر بیشتری دارند.

باتری ها اتمی یا غیرسیلد ساختار جالبی دارند و از دو مواد اولیه آنتیموان و کلسیم تشکیل شده اند، البته این باتری ها خود به دو نوع هیبریدی و آلیاژی نیز تقسیم می شوند. البته این نوع ها باتری ها نیازمند به یک نوع نگهدارنده هستند و بدون آن تقریبا کاربرد ندارند، این نوع باطری ها بیشتر در آب و هوای گرم مورد استفاده قرار می گیرد و طرفداران زیادی دارد.

ساختار باتری اتمی خودرو با تکنولوژی جدید تولید باتری که در کشور ما به باطری خشک معروف است، طراحی و ساخته می‌شود.

برخی از مصرف‌کنندگان باتری‌های اتمی یا خشک تصور می‌کنند که در ساختار باتری اتمی خودرو الکترولیت (اسید) وجود ندارد؛ اما اینگونه نیست. در ساختار باتری اتمی خودرو نیز مانند باتری‌های اسیدی الکترولیت وجود دارد، اما به دلیل جنس و نوع صفحات داخل ساختار باتری اتمی خودرو، الکترولیت آن کاهش نمی‌یابد و نیازی به چک کردن سطح اسید آن نیست.

به همین دلیل، آنها را باتری‌های بدون نیاز به مراقبت می‌نامند. برای تشخیص باتری اتمی و اسیدی توجه داشته باشید که باتری‌هایی که روی آنها نوشته شده MF (free maintanance)  نیاز به مراقبت ندارند و جزو باتری‌های اتمی هستند.

جدیدترین نوع این باطری ها، باطری های سیلد کلسیم و سیلد سیلور کلسیم هستند. باطری هایی که روی آنها نوشته شده Calcium MF از دسته باطری های اتمی می باشند. اما نکته ای که در مورد باطری های اتمی مطرح است این است که چگونه می توانیم از شارژ و یا دشارژ شدن باطری آگاه شویم. ساده ترین روش برای این کار چک کردن چشمی روی باطری است که دارای سه حالت است. حالت سبز رنگ که نشان از شارژ بودن باطری دارد. حالت سیاه رنگ که نشان ضعیف شدن باطری است و حالت سفید که نشان دهنده تخلیه شدن باطری است. در صورتیکه با شارژ مجدد باطری، باطری تخلیه شود نشان دهنده خراب بودن باطری می باشد و باید نسبت به تعویض باطری اقدام نمایید.

تفاوت عمده باتری‌های اتمی با اسیدی در جنس آلیاژ آنهاست. باتری‌های اتمی کلسیم و سیلور کلسیم جدیدترین و بهترین مارک باتری اتمی هستند. باتری اتمی سیلور کلسیم به علت هزینه بالای تولید، تولیدکنندگان کمتری دارد؛ و همان باتری‌های اتمی کلسیم هستند که در کشور ما به باتری اتمی شهرت دارند.

 اجزای تشکیل دهنده باتری اتمی

• پوسته باتری اتمی خودرو

تشکیل شده از یک باکس پلاستیکی ازجنس پلی کربنات که به صورت سخت تولید می شود و تحمل ضربات  محکم را دارا می باشد و بسته به ولتاژ باتری تعداد سلولهای آن (خانه های آن) کم وزیاد می شود. یک باتری۱۲ ولت دارای ۶ (خانه ) سلول می باشد. اصول استاندارد ساخت باتری خودروی اتومبیل برای هر خانه ۲ ولت را در نظر گرفته شده است.

• درب باتری اتمی ماشین

در باتری دارای ۶ درب می باشد. دربها در محل سوراخ مخصوص ریختن الکترولیت نصب می شوند و بر روی آنها یک سوراخ سوزنی ریز وجود دارد. این سوراخ جهت تخلیه گازهای تولید شده در خانه های می باشد.

• نشانگر باتری اتمی خودرو

قطعه ای است استوانه ای که از درون الکترولیت و داخل خانه یا سلول باتری قرار گرفته و از طرف دیگر، از روی صفحه ساخته شده بالایی قابل مشاهده می باشد. با این عملکرد که درون استوانه یک گوی سبزرنگ شناور است، این گوی سبزرنگ نسبت به چگالی اسید سولفوریک حساس می باشد، با این شرح که هرگاه میزان چگالی اسیدسولفوریک مناسب باشد (حدود 1275 درجه) گوی پلاستیکی سبزرنگ به صورت معلق در بالای استوانه قرار می گیرد، هرگاه این میزان غلظت کمتر شود، گوی سبزرنگ به قسمت پائین استوانه سقوط می کند. در نتیجه گوی سبزرنگ دیگر دیده نمی شود و یا به جای رنگ سبز هاله ای از رنگ مشکی می بینیم. در نتیجه متوجه می شویم باتری خودرو دشارژ است و نیاز به ارژ مجدد دارد. گفته شد که استوانه روی صفحات و درون محلول قرار دارد، حال اگر محلول الکترولیت به قدری کاسته شود یا از بین برود و یا آب آن بیش از حد تبخیر شود که محلول به زیر استوانه برسد، در این صورت استوانه توسط دو صفحه کنای سفید رنگ بسته می شود و ما رنگ استوانه را سفید می بینیم. در این صورت قطعا باتری خراب است.

• قطب مثبت باتری

قطب های باتری یا برجک های باتری از سرب تشکیل شده است این قطبها از بالا از در پوش پوسته باتری بیرون زده واز داخل به صفحات مثبت داخلی نصب شده قطب مثبت از نظر قطر بزرگتر از قطب منفی می باشد.قطب منفی باتری اتمی ماشین

قطب منفی هم همانند مثبت از  سرب تشکیل شده و از درپوش پوسته باتری بیرون زده واز داخل به صفحات منفی داخلی نصب شده قطب منفی از نظر قطر از قطب مثبت کوچکتر است.

• درپوش باتری اتمی خودرو

درپوش باتری از جنس پوسته آن می باشد و پس از چیدن صفحات درون پوسته اصلی، درپوش روی پوسته شده و درب های باتری روی این درپوش بسته می شوند.

• الکترولیت باتری اتمی ماشین

الکترولیت از یک حجم اسید سولفوریک غلیظ بعلاوه ۳ حجم آب مقطر تشکیل شده است که پس از ترکیب وخنک شدن مورد استفاده قرار می گیرد. زیرا زمان ترکیب آب مقطر با اسید سولفوریک دمای الکترولیت به نقطه جوش ۱۰۰درجه می رسد.

• صفحات عایق باتری

صفحات عایق داخل باتری که بین صفحات  مثبت و منفی باتری قرار دارد ممکن است از جنس پشم شیشه و صمغ،  کائوچو، فایبر گلاس و رایج ترین آنها که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد از جنس (P.V.C) پلی کلریدونیل می‌باشد. این صفحات از اتصال بین صفحات مثبت و منفی جلوگیری می کند.

ساختار باتری اتمی

همانطور که گفته شد، باتری اتمی خودرو در واقع نوعی باتری مهر و موم شده است که بسته بندی آن به منظور جلوگیری از به هدر رفتن الکترولیت است. ساخت و ساز این باتری، امکان بهره برداری از باتری را در هر موقعیتی فراهم می کند. گاز تولید شده در باتری اتمی کنترل می شود تا بشود از 99 درصد این گازهای تولید شده، مجددا استفاده کرد. تولید کنندگان باتری با توجه به ساختار باتری اتمی، عمر آن را بین 3 تا 5 سال در سرویس های شناور پیش بینی کرده اند. در طی این مدت، بیش از 1000 چرخه شارژ و تخلیه شارژ اتفاق می افتد.

سیستم تهویه باتری اتمی

ساختار باتری اتمی به گونه ای است که به سیستم تهویه مطبوع کوچکی مجهز است که منجر می شود در صورت تولید گاز بیشتر از حالت عادی در باتری سیلد، گاز اضافی از باتری به صورت اتوماتیک خارج شود. با این که باتری اتمی در واقع نوعی باتری بسته بندی شده است، ولی باز هم قابلیت تهویه موجب شده که مقداری گاز تحت شرایط خاصی از باتری فرار کند. بنابراین، رعایت کلیه نکات ایمنی درباره باتری اتمی ضروری است. ساختار باتری اتمی به خصوص باتری یو پی اس، باعث شده که در این نوع باتری، شبکه های سنگین از آلیاژ کلسیم – سرب استفاده شود که در نهایت منجر به استفاده از چرخه و تخلیه های عمیق می شود.

تخریب کنندگان سیستم باتری اتمی

درجه حرارت بالا، یکی از عوامل تخریب کننده است که ساختار باتری اتمی را بر هم می زند. با توجه به این که سیستمی برای باتری های داخلی طراحی شده، پس بهتر است که فاصله زیادی بین باتری اتمی و منابع گرمایی همچون ترانسفورماتورها حفظ کنید. به طور کلی، مطلوب ترین دما برای محیطی که باتری اتمی در آن وجود دارد، دمایی بین 20 تا 25 درجه سانتی گراد است و ساختار باتری اتمی در این بازه دمایی، به بهترین حالت خود کارآیی دارد. به طور مثال، قرار دادن باتری اتمی در نزدیکی تهویه هوا، بهتر از قرار دادن آن در نزدیکی دریچه اگزوز است.

تاثیر دما بر ساختار باتری اتمی

هنگامی که باتری اتمی در مدت سه ماه در دمای 40 درجه سانتی گراد کار می کند، کارآیی سیستم باتری اتمی تا 75 درصد کاهش می یابد. در حالی که در دمای صفر درجه سانتی گراد، باتری تقریبا از ظرفیت کاملی برخوردار است. یک باتری اتمی که کاملا شارژ شده، شارژ خود را به مرور زمان تخلیه می کند. ولی این تخلیه شارژ در دمای بالا، سریع تر اتفاق می افتد.

تاثیر دما حین شارژ باتری اتمی

دما حتی در هنگام شارژ باتری هم می تواند روی سیستم باتری و میزان شارژ آن تاثیر بگذارد. با افزایش دما، فعالیت الکتروشیمیایی باتری اتمی افزایش می یابد و با کاهش دما، این فعالیت کمتر می شود. شارژرهایی وجود دارند که با افزایش دما، آن را به صورت خودکار کاهش می دهند. البته این شارژرها، در برابر دمای پایین هم واکنش نشان داده و دما را افزایش می دهند. استفاده از این نوع شارژرها، به افزایش طول عمر باتری اتمی و حفظ ساختار باتری اتمی در بهترین حالت کمک می کند.

تاثیر اکسیدهای فلزی بر ساختار باتری اتمی

در باتری های اتمی از پلی استایرن اسید اکرلیک، پلی وینیل استات و استایرن بوتادین اغلب به عنوان اتصال دهنده های الکترود مثبت استفاده می شود. البته الکترود های حاوی پلی استایرن اسید اکرلیک نسبت به بقیه، پایداری بهتری به ساختار باتری اتمی می بخشد. البته اکسیدها نقش کلیدی را در باتری هایی مثل باتری سیستم یو پی اس اجرا می کنند. در باتری های یو پی اس، اکسیدهای فلزاتی مانند لیتیم و یا اکسید سایر عناصر در کنار فلزاتی همچون سرب وجود دارند که در کنار هم، وظیفه ذخیره نیرو و تبدیل آن به انرژی الکتریکی را دارند.

مزایا باتری اتمی

• در این نوع باتری ها آب مقطر به کار نرفته است
• امکان شارژ دوباره باتری وجود دارد
• نیاز به تعمیرات و بازدید کمتر نسبت به نوع اسیدی دارد
• نسبت به باتری های معمولی  قدرت استارت زدن بالاتری دارد
• در برابر شارژ بیش از حد و همین طور دشارژ شدن مقاومت بالایی دارند
• باتری اتمی ماشین یکی از پرفروش ترین باتری خودرو می باشد. تفاوت عمده باتری اتمی با باتری اسیدی این است که جنس آلیاژی که دارد یعنی کلسیم و یا سیلور باعث شده است که هم طول عمرشان بیشتر باشد و هم قدرت استارت زدن بالاتری داشته باشد.

نکته ای که در رابطه با باتری اتمی وجود دارد این است که چطور می توان از شارژ و دشارژ باتری مطلع شویم. ساده ترین روش برای این کار چک نمودن چشمی روی باتری است. چشمی یا نشانگر باتری یک قطعه اسید سنج است که متناسب با غلظت الکترولیت باتری به سه رنگ مختلف در می آید.

این چشمی دارای سه رنگ سبز، سفید و قهوه ای می باشد.

• اگر رنگ سبز را نشان دهد به این معنی است که باتری سالم است.
• اگر رنگ قهوه ای را نشان دهد یعنی باتری سالم است اما در حالت دشارژ قرار دارد.
• چنانچه رنگ سفید را نشان دهد یعنی باتری خراب است و نیاز به تعمیر دارد.

این نوع باتری به علت بسته بودن قالب باتری به هیچ وجه اسید باتری از آن خارج نشده و باعث کثیف شدن بدنه و آسیب به سیم کشی های خودرو نمی شود. باید به این نکته توجه داشت که باتری خودرو چه باتری اتمی وچه باتری اسیدی، باید متناسب با خودرو خریداری گردد. باتری اتمی به علت طول عمر  بیشتر، بی نیاز بودن به مراقبت و تمیز بودن نسبت به نوع اسیدی آن برای مصرف کننده مطمئن تر و مقرون به صرفه تر خواهد بود.

عمر باتری اتمی

عمر باتری ماشین بستگی به نوع باتری، کیفیت و نحوه نگهداری آن دارد. باتری اتمی از فرایند رادیواکتیو برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می کند و به همین دلیل طول عمر بیشتری نسبت به باتری های معمولی دارد. از لحاظ ساختاری این نوع باتری ها برای طول عمر بین 5 تا 10 سال ساخته می شوند اما این طول  عمر تا حد ریادی به نحوه استفاده از باتری دارد. در صورت استفاده مکرر وشار و دشارژ شدن زیاد باتری عمر آن کاهش می یابد. رعایت موارد زیر می تواند باعث افزایش عمر باتری خودرو شما به بیشتر از 5 سال شود:

• شارژ مجدد باتری را پس از رسیدن سطح شارژ باتری به زیر 50 درصد انجام دهید
• سطح الکترولیت باتری را در مقدار مشخص شده آن نگه دارید و از کاهش سطح آن خودداری نمایید. (باتری های اتمی نیاز به این مراقبت ندارند)
• اقدامات پیشگیرانه با توجه به نوع آب و هوای منطقه ایی که در آن زندگی می کنید و مراقبت های لازم برای فصول گرم و سرد.
• در صورت عدم استفاده از باتری برای مدت طولانی گیره های نگهدارنده(بست) آن را باز کنید
• چک کردن سر باتری و تسمه دینام و تمیز کردن باتری