انواع مختلف باتری موبایل

با ورود اسمارت فون ها به بازار، زندگی خیلی از افراد درگیر این گوشی ها شده است. با پیشرفت تکنولوژی امروزه شاهد رقابت کمپانی های بزرگ هستیم که گوشی هایی با امکانات فوق العاده به بازار عرضه می کنند. هدف اصلی اختراع تلفن، برقراری تماس بود اما حالا این کمترین انتظاری است که می شود از یک تلفن همراه داشت. تمامی خدماتی که گوشی های هوشمند جدید ارائه می دهند نیاز به تامین انرژی الکتریکی دارند. در ادامه باترینو و با این مقاله می خواهیم به معرفی انواع باتری موبایل بپردازیم.

ساختار کلی انواع باتری موبایل

ابتدا بهتر است بدانید که باتری موبایل و تبلت انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند که این تبدیل به ایجاد جریان منجر می شود. باتری های موبایل از دو الکترود تشکیل شده اند که یکی از آن ها خاصیت الکترون دهی بیشتر و دیگری خاصیت دریافت الکترون قوی تر (قطب منفی) دارد. الکترود مثبت از یک ترکیب لیتیوم دار تبعیت می کند. نوع ولتاژ باتری موبایل چیزی است که انواع این محصولات باتری سامسونگ ، باتری آیفون و … را از هم متمایز می کند.

در شارژ دهی گوشی، لیتیوم موجود در ساختار الکترود مثبت به یون لیتیوم تبدیل می شود و در بین لایه ها ذخیره می شود. این فرآیند نیاز به مصرف انرژی الکتریکی دارد. عمل تخلیه شدن باتری گوشی نیز عکس همین فرآیند است. در اثر واکنش شیمیایی یون های لیتیوم که بین الکترودها هستند، انرژی آزاد می شود. باتری های موبایل معمولا از جنس نیکل یا لیتیوم ساخته شده اند. البته استفاده از باتری های نیکل منسوخ شده است.

امروزه بیشتر از انواع باتری موبایل یونی یا لیتیوم پلیمیری در گوشی های هوشمند استفاده می‌شود که برای تعویض باتری آیفون یا تعویض باتری سامسونگ باید به آن دقت نمود. در ادامه ی مقاله در باترینو به بررسی هر کدام از این باتری ها می پردازیم.

مقایسه باتری های موبایل

باتری های دو پایه:

در معرفی انواع باتری موبایل باید گفت اغلب باتری های گوشی مستطیل یا مربع شکل هستند. در لبه ی باتری سه یا چهار پایه ی طلایی قرار دارد که به آن ها پلیت (Plate) می گویند. اگر باتری دو پلیت داشته باشد یکی از آن ها پایه ی مثبت و دیگری پایه ی منفی است. وظیفه ی اصلی این پایه ها معرفی باتری موبایل به برد و آی سی های مختلف مثل آی سی تغذیه که تامین مقدار ولتاژ و جریان سی پی یو را بر عهده دارند می باشد. به طور کلی می توان گفت این پایه فرمان کلید پاور را برای روشن شدن گوشی اجرا می کند.

باتری های چهار پایه:

یک نوع دیگر باتری موبایل نیز وجود دارد که به جای دو پایه، چهار پایه دارد. باتری هایی با چهار پایه مانند باتری های سه پایه به همراه پایه ی BTEMP هستند. وظیفه ی این پایه ها کنترل دمای باتری است. اگر در هنگام شارژ شدن باتری، نوع ولتاژ باتری موبایل ورود جریان اضافی به داغ شدن گوشی بیانجامد؛ این پایه ها گرما را گزارش می دهند.

در گوشی موبایل های قدیمی این کنترل دما توسط یک NTC که در باتری موبایل موجود بود انجام می شد؛ البته در گوشی های جدید این مقاوت متغیر بر روی برد اصلی جای گرفته است.

انواع باتری‌ موبایل نیکل کادمیومی ‌

باتری های نیکل کادمیومی را می توان به عنوان اولین نسل از باتری های قابل حمل دانست و امروزه تولید و استفاده از آنها تقریباً متوقف شده است و نسل های جدید باتری جایگزین آن ها شده اند. باتری های نیکل کادمیم (Nickel cadmium battery) که به اختصار NiCd یا NiCad نامیده می شوند گونه ای از باتری های قابل شارژ هستند که در آن از نیکل (III) اکسید و کادمیم به صورت فلز به عنوان الکترود استفاده شده است.

این نوع از باتری ها نخستین بار توسط مهندس سوئدی والدمار جانگنر در سال ۱۸۹۹ میلادی اختراع گردید. مصرف عمده انواع باتری گوشی آیفون و … در لوازم الکترونیکی چون گوشی های تلفن قابل حمل بوده است. از بزرگترین ضعف های این باتریها می توان به اندازه بزرگ و وزن زیاد آنها اشاره کرد و البته این نسل از باتری ها خیلی داغ می شدند، مشکلاتی را در حین مکالمه بوجود می آوردند و در درازمدت عملکرد گوشی های همراه را با مشکل مواجه می کردند.

از دیگر مشکلاتی که این باتری ها داشتند در رابطه با تولید و بازیافت آن‌ها بود و وجود فلز سمی کادمیوم علاوه بر خطر برای کاربران، آلودگی محیط زیست را نیز بر عهده داشتند. البته وجود این باتری ها در رشد و تکامل گوشی های موبایل تحول عظیمی ایجاد کرد اما یک ویژگی در آنها وجود داشت که به آن Memory Defects گفته می شد، به این صورت که پس از هر بار شارژ ظرفیت باتری به اندازه بسیار کمی‌ کاهش می یافت و توصیه می شد که برای بهبود این اشکال قبل از خالی شدن کامل باتری از شارژ مجدد آن خودداری شود

با این حال گوشی هایی که در آنها از این نوع باتری استفاده شده بود، پس از گذشت حداکثر دو سال نیاز به تعویض و جایگزینی باتری پیدا می‌کردند. خوشبختانه امروزه به ندرت می توان گوشی ای یافت که از این نوع باتری در آن استفاده شده باشد.

پس از چند دهه تحقیق و آزمایش دو نوع باتری لیتیوم – یونی و لیتیوم – پلیمری به عنوان بهترین باتری آیفون و موبایل معرفی شده اند. تقریبا تمام موبایل های هوشمند موجود در بازار از این باتری ها استفاده می کنند.

طبیعتا هر کدام از این باتری ها ویژگی ها و معایبی دارند که آن ها را نسبت به هم متمایز می کند. وجه شباهت این دو باتری در حساسیت آن ها نسبت به شارژ بیش از اندازه است. متاسفانه این دو باتری اگر بیش از اندازه شارژ شوند می توانند منفجر شوند.

این مشکل با استفاده از مدار محافظ نصب شده در باتری رخ نمی دهد. در ادامه در باترینو به بررسی هر کدام از این باتری ها می پردازیم.

با ورود اسمارت فون ها به بازار، زندگی خیلی از افراد درگیر این تلفن همراه شده است. با پیشرفت تکنولوژی امروزه شاهد رقابت کمپانی های بزرگ هستیم که گوشی هایی با امکانات فوق العاده به بازار عرضه می کنند.

هدف اصلی اختراع تلفن، برقراری تماس بود اما حالا این کمترین انتظاری است که می شود از یک تلفن همراه داشت. تمامی خدماتی که گوشی های هوشمند جدید ارائه می دهند نیاز به تامین انرژی الکتریکی دارند. با آگاهی به اطلاعات بیشتر میتوانید با آگاهی خرید باتری آیفون و … انجام دهید.

باتری لیتیوم یونی Li-ion :

با ورود باتری های لیتیوم یونی به بازار بسیای از نیازهای کاربران برطرف شد و همچنین مشکلاتی که باتری های نسل قبلی داشتند از بین رفت. انواع باتری موبایل سامسونگ و برند های محبوب دیگر از لیتیوم یونی و جزو اولین باتری هایی هستند که در گوشی های هوشمند به کار رفتند.

ساختار باتری موبایل به گونه ای است که از یک الکترود مثبت(اکسید کبالت لیتیوم، فسفات آهن لیتیوم یا اکسید منگنز لیتیوم)، الکترود منفی (معمولا گرافیت) و یک الکترولیت (کربنات اتیلن، کربنات دی اتیل) استفاده می کند.

در حقیقت الکترولیت در حلال آلی بین الکترودها ذخیره می شود و کل انواع باتری موبایل یک قاب فلزی محکم پیچیده می شود. از باتری های لیتیوم یونی اغلب برای تامین انرژی مورد نیاز دستگاه های الکترونیکی قابل حمل مانند گوشی های هوشمند استفاده می شود.

انواع باتری موبایل سامسونگ در نمونه های جدید لیتیوم یونی معمولا ۳٫۷ ولت تولید وتاژ دارند که نسبت به دیگر باتری های شارژ شدنی نوع ولتاژ باتری موبایل موجود در بازار از قابلیت تولید ولتاژی معادل ۱٫۲ ولت رقم بالایی است.

ساختار باتری موبایل با توجه به ولتاژ تولیدی، این باتری فقط در گوشی های جدید که این ولتاژ را دارند قابل استفاده است و در گوشی های قدیمی نمی توان از آن استفاده کرد.

در باتری های نسل جدید لیتیوم یونی مشکل Memory Defects برطرف شده و دیگر لازم نیست از شارژ بیش از اندازه شدن گوشی نگران باشید.

شارژ این باتری ها تا ۸۰ درصد با سرعت تر از بقیه ی باتری ها انجام می شود و برای شارژ کامل به یک ساعت زمان نیاز دارد و باتری های لیتیوم یونی نسبت به باتری نیکل کادمیم و باتری نیکل هیدرید فلز، ۳ تا ۵ برابر وزن سبک تری دارند.

عمر باتری لیتیوم یونی:

انواع باتری موبایل آیفون و سایر برند ها  چرخه ی شارژ و دشارژ این باتری بین ۳۰۰ تا ۵۰۰ بار هست. اگر باتری گوشی را قبل از اتمام شارژ کامل، به شارژر متصل کنید؛ طول عمر باتری کاهش پیدا می کند.

همچنین این نکته را به یاد داشته باشید که بهتر است پس از شارژ کامل شدن گوشی را از شارژ بکشید چرا که در شارژ بودن مداوم نیز از طول عمر باتری می کاهد.

تولید کنندگان باتری لیتیوم یونی طول عمری ۳ سال را برای این باتری ها اعلام کرده اند اما برخی از مصرف کنندگان این باتری طول عمر آن را به طور میانگین ۱۸ ماه گزارش کرده اند.

مزایای باتری های لیتیوم یونی:

  • چگالی انرژی نسبتا بالا
  • عمر طولانی
  • لیتیوم یونی ها معمولا قابل تعویض توسط کاربر هستند.
  • سرعت شارژ بالا

باتری های لیتیوم پلیمری:

انواع باتری موبایل لیتیوم پلیمیری در سال ۱۹۹۵ به بازار عرضه شده اند. این نوع ولتاژ باتری موبایل ولتاژ ورودی ۳٫۸ ولت به بالا را پشتیبانی می کنند.

باتری لیتیوم یونی و لیتیوم پلیمیری اجزای تشکیل دهنده ی یکسانی دارند و تفاوت اصلی آن ها در ماده ی جداساز ( همان ماده ای که داخل آن یون ها بین دو الکترود حرکت می کنند) است.

ماده ی جدا ساز در باتری لیتیوم پلیمری از پلیمر میکرو متخلخل تشکیل شده که در یک ژل الکترولیتی پوشیده شده است. در این باتری ها جداساز به عنوان یک کاتالیزور در کل فرایند شیمیایی عمل می کند.

در این نوع باتری ها نیز از مدار محافظ استفاده شده است تا ولتاژ و جریان ورودی در محدوده ی امنی باشد.

باتری لیتیوم پلیمر نیازی به قاب فلزی و محافظ ندارد چرا که قاب محکمی برای این باتری ها در نظر گرفته شده است که میزان امنیت باتری را افزایش داده. در این باتری ها احتمال انفجار در اثر سوراخ شدن باتری بسیار کم است.

مزایای باتری های لیتیوم پلیمری:

  • سطح خود دشارژی پایین
  • وزن بسیار سبک
  • لیتیوم پلیمری در اشکال مختلفی قابل ساخت هستند.

انواع باتری موبایل

 

باتری های نیکل هیدرید فلز ( Nickel Metal Hydride)

باتری های نیکل هیدرید فلز (Nickel metal hydride battery) یا به اختصار NiMH یا Ni MH گونه ای از باتریهای قابل شارژ هستند که شباهت زیادی با باتری های نیکل-کادمیمی دارند. در این باتری ها الکترود مثبت از جنس نیکل اکسی هیدروکسید (مانند باتری‌های نیکل-کادمیمی) و الکترود منفی از جنس آلیاژ جذب کننده هیدروژن (به جای کادمیم) استفاده شده است.

این نوع باتری در قیاس با نوع نیکل-کادمیم، دو تا سه برابر ظرفیت بیشتری دارند.

اولین و بزرگترین اقدامی که در تولید این باتری ها صورت گرفت حذف فلز سمی‌ کادمیوم از ترکیب آنها بود. باتری اورجینال موبایل سامسونگ و سایر برند های شناخته شده نسبت به نسل قبلی اندکی باریک تر و سبک تر شده بودند اما مشکل کاهش ظرفیت باتری همچنان وجود داشت اما از خصوصیات مثبتی که در آن به چشم می خورد شارژ سریع تر آنها بود. به طوری که پس از یک ساعت شارژ آنها کامل می شد اما مشکلی که وجود داشت این بود که سرعت تخلیه شارژ به همان سرعت زود تر اتفاق می افتاد و طول روز بارها نیاز به شارژ پیدا می کرد.

باتری های لیتیوم پلیمری (Lithium Polymer)

امروز جدید ترین نوع باتری ها باتری های لیتیوم پلیمری هستند. قدرت و مقاومت بالا و در عین حال وزن بسیار اندک از مهمترین ویژگی های این باتری ها هستند. علاوه بر این پوشش محکمی همچون قاب آنها را در برگرفته که باعث افزایش امنیت و این باتری ها شده اند. این قاب محکم باعث مقاومت بیشتر در برابر سوراخ شدن و فشار شده است که در نتیجه خطر آتش گرفتن و انفجار را به حداقل رسانده اند.

باتری های لیتیوم پلیمری توانایی نگهداری شارژ بالایی دارند و بطوری که گفته می شود این عملکرد تا 50 درصد نسبت به سایر باتری های شارژ شدنی بیشتر است. بطوری که در صورت عدم استفاده از آنها قادرند شارژ خود را ماه ها حفظ کرده و آسیب نبینند. ولتاژ یک سلول لیتیوم پلیمر بستگی به ساختار شیمیایی آن دارد و برای باتری‌های لیتیوم فلز اکسید (مانند LiCoO2) بین 2.7 تا 3 ولت (تخلیه شده) تا 4.2 ولت (کاملاً شارژ شده) بوده و این مقدار برای باتری‌های لیتیوم-آهن- فسفر (LiFePO4) بین 1.8 تا 2 ولت (تخلیه شده) و 3.6 تا 3.8 (شارژ شده) است.

شرکت اپل در سطح انبوه از باتری های لیتیوم پلیمری استفاده می‌کند و همین امر باعث شده تا کیفیت محصولات خود را افزایش دهد و محصولات خود را با قیمت بیشتری به فروش می رساند و سایر کمپانی ها برای صرف نظر از این هزینه ها از باتری های لیتیوم یونی استفاده می کنند.