विभिन्न प्रकार की बैटरी और उनके अनुप्रयोग

एक बैटरी एक या अधिक कोशिकाओं का एक संग्रह है जो एक सर्किट के भीतर इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को बनाने के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं के तहत जाती है। बैटरी प्रौद्योगिकी में बहुत सारे अनुसंधान और उन्नति हो रही है, और परिणामस्वरूप, वर्तमान में दुनिया भर में सफलता प्राप्त करने वाली तकनीकों का अनुभव और उपयोग किया जा रहा है। उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को स्टोर करने की आवश्यकता के कारण बैटरियां खेल में आ गईं। जितनी अच्छी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न की जा रही थी, उतनी ऊर्जा को संग्रहित करना महत्वपूर्ण था, इसलिए इसका उपयोग तब किया जा सकता है जब पीढ़ी कम होती है या जब पावर स्टैंडअलोन उपकरणों की आवश्यकता होती है, जिन्हें मुख्य से आपूर्ति के लिए सीमित नहीं रखा जा सकता है। यहां यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि केवल डीसी को बैटरी में संग्रहीत किया जा सकता है, एसी करंट को संग्रहीत नहीं किया जा सकता है।

बैटरी सेल आमतौर पर तीन मुख्य घटकों से बने होते हैं;

1. एनोड (नकारात्मक इलेक्ट्रोड)
2. कैथोड (सकारात्मक इलेक्ट्रोड)
3. इलेक्ट्रोलाइट्स

एनोड एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड है जो बाहरी सर्किट को इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करता है जिससे बैटरी कनेक्ट होती है। जब बैटरी कनेक्ट होती है, तो एक इलेक्ट्रॉन बिल्ड-अप को एनोड पर शुरू किया जाता है, जो दो इलेक्ट्रोड के बीच एक संभावित अंतर का कारण बनता है। इलेक्ट्रॉनों स्वाभाविक रूप से फिर से खुद को पुनर्वितरित करने की कोशिश करते हैं, यह इलेक्ट्रोलाइट द्वारा रोका जाता है, इसलिए जब एक विद्युत सर्किट जुड़ा होता है, तो यह इलेक्ट्रॉनों को एनोड से कैथोड में जाने के लिए एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करता है जिससे सर्किट को शक्ति मिलती है जिससे यह जुड़ा होता है। एनोड, कैथोड और इलेक्ट्रोलाइट के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली व्यवस्था और सामग्री को बदलकर हम विभिन्न प्रकार के बैटरी केमिस्ट्री प्राप्त कर सकते हैं जो हमें विभिन्न प्रकार की बैटरी कोशिकाओं को डिजाइन करने में सक्षम बनाते हैं। इस लेख में विभिन्न प्रकार की बैटरी और उनके उपयोगों को समझने की सुविधा दी गई है, तो चलो शुरू करते है।

बैटरियों के प्रकार

बैटरियों को आम तौर पर विभिन्न श्रेणियों और प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है, रासायनिक संरचना, आकार, रूप कारक और उपयोग के मामलों से लेकर, लेकिन इन सभी के तहत दो प्रमुख बैटरी प्रकार हैं;

1. प्राथमिक बैटरियों
2. माध्यमिक बैटरियों

आइए प्राइमेसी सेल और सेकेंडरी सेल के बीच के प्रमुख अंतरों को समझने के लिए गहन विचार करें ।

1. प्राथमिक बैटरियों

प्राथमिक बैटरी वे बैटरी होती हैं जिन्हें एक बार खराब होने के बाद रिचार्ज नहीं किया जा सकता है । प्राथमिक बैटरी इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं से बनी होती है, जिनकी इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया को उलटा नहीं किया जा सकता है।

प्राथमिक बैटरी अलग-अलग रूपों में मौजूद होती हैं, जो सिक्का कोशिकाओं से लेकर AA बैटरी तक होती हैं । वे आमतौर पर स्टैंडअलोन अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं जहां चार्ज अव्यवहारिक या असंभव है। जिसका एक अच्छा उदाहरण सैन्य ग्रेड उपकरणों और बैटरी चालित उपकरणों में है। रिचार्जेबल बैटरी का उपयोग करना अव्यावहारिक होगा क्योंकि बैटरी को रिचार्ज करना सैनिकों के दिमाग में अंतिम बात होगी। प्राथमिक बैटरी में हमेशा उच्च विशिष्ट ऊर्जा होती है और जिन प्रणालियों में उनका उपयोग किया जाता है उन्हें हमेशा बैटरी की कम मात्रा में खपत करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है ताकि बैटरी को यथासंभव लंबे समय तक चलाया जा सके।

प्राथमिक बैटरी का उपयोग करने वाले कुछ अन्य उपकरणों में शामिल हैं; पेस मेकर्स, एनिमल ट्रैकर्स, रिस्ट वॉच, रिमोट कंट्रोल और चिल्ड्रन टॉयज में कुछ का उल्लेख है।

सबसे लोकप्रिय प्रकार की प्राथमिक बैटरी क्षारीय बैटरी हैं । उनके पास एक उच्च विशिष्ट ऊर्जा है और पर्यावरण के अनुकूल, लागत प्रभावी है और पूरी तरह से छुट्टी होने पर भी रिसाव नहीं करते हैं। उन्हें कई वर्षों तक संग्रहीत किया जा सकता है, एक अच्छा सुरक्षा रिकॉर्ड है और संयुक्त राष्ट्र परिवहन और अन्य नियमों के अधीन होने के बिना एक विमान पर ले जाया जा सकता है। क्षारीय बैटरियों का एकमात्र नकारात्मक पहलू कम भार वाला प्रवाह है, जो रिमोट कंट्रोल, फ्लैशलाइट और पोर्टेबल मनोरंजन उपकरणों जैसी कम वर्तमान आवश्यकताओं वाले उपकरणों के उपयोग को सीमित करता है।

2. माध्यमिक बैटरियों

द्वितीयक बैटरी इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं के साथ बैटरी होती हैं जिनकी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को रिवर्स वोल्टेज को बैटरी में एक निश्चित वोल्टेज लागू करके बदला जा सकता है। रिचार्जेबल बैटरी के रूप में भी जाना जाता है, प्राथमिक कोशिकाओं के विपरीत माध्यमिक कोशिकाओं को रिचार्ज किया जा सकता है क्योंकि बैटरी पर ऊर्जा का उपयोग किया गया है।

वे आमतौर पर उच्च नाली अनुप्रयोगों और अन्य परिदृश्यों में उपयोग किए जाते हैं जहां यह एकल चार्ज बैटरी का उपयोग करने के लिए बहुत महंगा या अव्यवहारिक होगा। छोटी क्षमता वाली माध्यमिक बैटरियों का उपयोग पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे मोबाइल फोन, और अन्य उपकरणों और उपकरणों को करने के लिए किया जाता है, जबकि भारी-भरकम बैटरी का उपयोग विविध इलेक्ट्रिक वाहनों को चलाने और अन्य उच्च नाली अनुप्रयोगों जैसे बिजली उत्पादन में लोड लेवलिंग में किया जाता है। इनवर्टर के साथ-साथ बिजली की आपूर्ति के लिए इनका उपयोग स्टैंडअलोन बिजली स्रोतों के रूप में भी किया जाता है। यद्यपि रिचार्जेबल बैटरी प्राप्त करने की प्रारंभिक लागत हमेशा प्राथमिक बैटरी की तुलना में पूरी तरह से अधिक होती है, लेकिन वे लंबी अवधि में सबसे अधिक लागत प्रभावी होती हैं।

माध्यमिक बैटरी को उनके रसायन विज्ञान के आधार पर कई अन्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है । यह बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि रसायन विज्ञान अपनी विशिष्ट ऊर्जा, चक्र जीवन, शेल्फ जीवन और कुछ का उल्लेख करने के लिए कीमत सहित बैटरी की कुछ विशेषताओं को निर्धारित करता है।

निम्नलिखित विभिन्न प्रकार की रिचार्जेबल बैटरी हैं जो आमतौर पर उपयोग की जाती हैं।

1. लिथियम-आयन (Li-ion)
2. निकल कैडमियम (नी-सीडी)
3. निकल-मेटल हाइड्राइड (नी-एमएच)
4. सीसा तेजाब

1. निकल-कैडमियम बैटरी

निकल-कैडमियम बैटरी (NiCd बैटरी या NiCad बैटरी) एक प्रकार की रिचार्जेबल बैटरी है जिसे इलेक्ट्रोड के रूप में निकल ऑक्साइड हाइड्रॉक्साइड और धातु कैडमियम का उपयोग करके विकसित किया जाता है। नी-सीडी बैटरी उपयोग में न होने पर वोल्टेज बनाए रखने और चार्ज करने में उत्कृष्टता प्राप्त करती है। हालांकि, एनआई-सीडी बैटरी आसानी से खूंखार "मेमोरी" प्रभाव का शिकार हो जाती है जब बैटरी की भविष्य की क्षमता को कम करके आंशिक रूप से चार्ज की गई बैटरी को रिचार्ज किया जाता है।

अन्य प्रकार की रिचार्जेबल कोशिकाओं की तुलना में, नी-सीडी बैटरी एक उचित क्षमता के साथ कम तापमान पर अच्छा जीवन चक्र और प्रदर्शन प्रदान करती है, लेकिन उनका सबसे महत्वपूर्ण लाभ उच्च निर्वहन दरों पर अपनी पूर्ण रेटेड क्षमता देने की क्षमता होगी। वे अलग-अलग आकारों में उपलब्ध हैं, जिनमें क्षारीय बैटरी के लिए उपयोग किए जाने वाले आकार शामिल हैं, AAA से D. Ni-Cd कोशिकाओं को अलग-अलग उपयोग किया जाता है या दो या अधिक कोशिकाओं के पैक में इकट्ठा किया जाता है। छोटे पैक का उपयोग पोर्टेबल उपकरणों, इलेक्ट्रॉनिक्स और खिलौनों में किया जाता है, जबकि बड़े विमान बैटरी, इलेक्ट्रिक वाहन और स्टैंडबाय बिजली की आपूर्ति में आवेदन पाते हैं।

निकेल-कैडमियम बैटरी के कुछ गुण नीचे सूचीबद्ध हैं।

• विशिष्ट ऊर्जा: 40-60W- एच / किग्रा
• ऊर्जा घनत्व: 50-150 Wh / L
• विशिष्ट शक्ति: 150W / किग्रा
• चार्ज / डिस्चार्ज दक्षता: 70-90%
• स्व-मुक्ति दर: 10% / माह
• चक्र स्थायित्व / जीवन: 2000 चक्र

2. निकेल-मेटल हाइड्राइड बैटरी

निकल धातु हाइड्राइड (नी-एमएच) एक और प्रकार का रासायनिक विन्यास है जिसका उपयोग रिचार्जेबल बैटरी के लिए किया जाता है। बैटरी के सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर रासायनिक प्रतिक्रिया निकल-कैडमियम सेल (NiCd) के समान होती है, जिसमें दोनों बैटरी प्रकार एक ही निकल ऑक्साइड हाइड्रॉक्साइड (NiOOH) का उपयोग करते हैं। हालांकि, निकेल-मेटल हाइड्राइड में नकारात्मक इलेक्ट्रोड कैडमियम के बजाय हाइड्रोजन-अवशोषित मिश्र धातु का उपयोग करते हैं जो कि निड बैटरियों में उपयोग किया जाता है

।

NiMH बैटरियां अपनी उच्च क्षमता और ऊर्जा घनत्व के कारण उच्च ड्रेन डिवाइसेस में एप्लिकेशन ढूंढती हैं। एक NiMH बैटरी एक ही आकार की NiCd बैटरी की क्षमता से दो से तीन गुना अधिक हो सकती है, और इसकी ऊर्जा घनत्व लिथियम-आयन बैटरी से संपर्क कर सकती है। NiCd रसायन विज्ञान के विपरीत, NiMH रसायन विज्ञान पर आधारित बैटरी "मेमोरी" प्रभाव के लिए अतिसंवेदनशील नहीं हैं जो NiCads अनुभव है।

नीचे निकल धातु हाइड्राइड रसायन विज्ञान के आधार पर बैटरी के कुछ गुण दिए गए हैं;

• विशिष्ट ऊर्जा: 60-120h / किग्रा
• ऊर्जा घनत्व: 140-300 Wh / L
• विशिष्ट शक्ति: 250-1000 डब्ल्यू / किग्रा
• चार्ज / डिस्चार्ज दक्षता: 66% - 92%
• स्व निर्वहन दर: 1.3-2.9% / 20 में महीने ^ओ सी
• साइकिल स्थायित्व / जीवन: 180 -2000

3. लिथियम-आयन बैटरियां

लिथियम आयन बैटरी रिचार्जेबल बैटरी के सबसे लोकप्रिय प्रकारों में से एक हैं। लिथियम बैटरी के कई अलग-अलग प्रकार हैं, लेकिन सभी लिथियम आयन बैटरी में सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं। आप इन लिथियम बैटरी को इलेक्ट्रिक वाहनों और अन्य पोर्टेबल गैजेट्स के बीच लोकप्रिय रूप में इस्तेमाल किए जा रहे हैं। यदि आप इलेक्ट्रिक वाहनों में उपयोग की जाने वाली बैटरियों के बारे में अधिक जानने के लिए उत्सुक हैं, तो आप इलेक्ट्रिक वाहन बैटरियों पर इस लेख को देख सकते हैं। वे विभिन्न पोर्टेबल उपकरणों में पाए जाते हैं जिनमें मोबाइल फोन, स्मार्ट डिवाइस और घर में उपयोग किए जाने वाले कई अन्य बैटरी उपकरण शामिल हैं। वे अपने हल्के स्वभाव के कारण एयरोस्पेस और सैन्य अनुप्रयोगों में भी आवेदन पाते हैं।

लिथियम-आयन बैटरी एक प्रकार की रिचार्जेबल बैटरी होती है जिसमें नकारात्मक आयन से लिथियम आयन डिस्चार्ज के दौरान पॉजिटिव इलेक्ट्रोड में माइग्रेट हो जाते हैं और बैटरी के चार्ज होने पर नेगेटिव इलेक्ट्रोड में वापस चले जाते हैं। गैर-रिचार्जेबल लिथियम बैटरी में उपयोग किए जाने वाले धातु लिथियम की तुलना में ली-आयन बैटरी एक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में एक अंतर्ग्रहीत लिथियम यौगिक का उपयोग करती है।

लिथियम-आयन बैटरी में आमतौर पर अन्य बैटरी प्रकारों की तुलना में उच्च ऊर्जा घनत्व, कम या कोई स्मृति प्रभाव और कम आत्म-निर्वहन होता है। उनके रसायन विज्ञान प्रदर्शन और लागत के साथ-साथ विभिन्न उपयोग मामलों में भिन्न होते हैं, उदाहरण के लिए, हाथ में इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में ली-आयन बैटरी आमतौर पर लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड (LiCoO ₂) पर आधारित होती है जो ली-आयन के क्षतिग्रस्त होने पर उच्च ऊर्जा घनत्व और कम सुरक्षा जोखिम प्रदान करती है लिथियम आयरन फॉस्फेट पर आधारित बैटरी जो एक कम ऊर्जा घनत्व की पेशकश करती हैं, दुर्भाग्यपूर्ण घटनाओं की संभावना कम होने के कारण सुरक्षित हैं, जो बिजली के उपकरणों और चिकित्सा उपकरणों को व्यापक रूप से उपयोग में लाती हैं। लिथियम आयन बैटरी सबसे अधिक अनुपात की पेशकश लिथियम सल्फर बैटरी के साथ वजन अनुपात के लिए सबसे अच्छा प्रदर्शन प्रदान करते हैं।

लिथियम-आयन बैटरी की कुछ विशेषताएं नीचे सूचीबद्ध हैं;

• विशिष्ट ऊर्जा: 100: 265W-h / किग्रा
• ऊर्जा घनत्व: 250: 693 Wh / L
• विशिष्ट शक्ति: 250: 340 डब्ल्यू / किग्रा
• चार्ज / डिस्चार्ज प्रतिशत: 80-90%
• साइकिल स्थायित्व: 400: 1200 चक्र
• नाममात्र सेल वोल्टेज: एनएमसी 3.6 / 3.85 वी

4. लीड-एसिड बैटरियों

लीड-एसिड बैटरी भारी-शुल्क वाले अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली कम लागत वाली विश्वसनीय बिजली वर्कहोर्स हैं। वे आमतौर पर बहुत बड़े होते हैं और उनके वजन के कारण, वे हमेशा गैर-पोर्टेबल अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं जैसे कि सौर-पैनल ऊर्जा भंडारण, वाहन प्रज्वलन और रोशनी, बैकअप पावर और बिजली उत्पादन / वितरण में लोड लेवलिंग। सीसा-एसिड रिचार्जेबल बैटरी का सबसे पुराना प्रकार है और आज भी दुनिया में बहुत प्रासंगिक और महत्वपूर्ण है। लेड-एसिड बैटरियों में वज़न अनुपात के लिए ऊर्जा और ऊर्जा बहुत कम होती है, लेकिन इसमें वज़न अनुपात के लिए अपेक्षाकृत बड़ी शक्ति होती है और परिणामस्वरूप, ज़रूरत पड़ने पर भारी उछाल पैदा कर सकते हैं। इसकी कम लागत के साथ-साथ ये विशेषताएँ कई उच्च वर्तमान अनुप्रयोगों जैसे ऑटोमोबाइल स्टार्टर मोटर्स को शक्ति प्रदान करने और बैकअप उत्पाद आपूर्ति में भंडारण के लिए इन बैटरियों को आकर्षक बनाती हैं।यदि आप विभिन्न प्रकार के लीड-एसिड बैटरी, इसके निर्माण और अनुप्रयोगों के बारे में अधिक जानना चाहते हैं, तो आप लीड एसिड बैटरी पर लेख की जांच कर सकते हैं।

इनमें से प्रत्येक बैटरी का अपना क्षेत्र सबसे अच्छा है और नीचे की छवि उनके बीच चयन करने में मदद करने के लिए है।

अपने आवेदन के लिए सही बैटरी का चयन करना

IoT की शक्ति के रूप में प्रौद्योगिकी क्रांतियों में बाधा डालने वाली मुख्य समस्याओं में से एक शक्ति है, बैटरी जीवन उन उपकरणों की सफल तैनाती को प्रभावित करता है जिनके लिए लंबी बैटरी जीवन की आवश्यकता होती है और भले ही बैटरी को लंबे समय तक चलने के लिए कई पावर प्रबंधन तकनीकों को अपनाया जा रहा हो, एक संगत बैटरी अभी भी चुनी जानी चाहिए। वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए।

अपनी परियोजना के लिए सही प्रकार की बैटरी का चयन करते समय विचार करने के लिए नीचे कुछ कारक दिए गए हैं।

1. ऊर्जा घनत्व: ऊर्जा घनत्व ऊर्जा की कुल मात्रा है जिसे प्रति इकाई द्रव्यमान या मात्रा में संग्रहीत किया जा सकता है। यह निर्धारित करता है कि रिचार्ज की आवश्यकता से पहले आपका डिवाइस कितने समय तक चलता है।

2. पावर घनत्व: प्रति यूनिट द्रव्यमान या आयतन में ऊर्जा निर्वहन की अधिकतम दर। कम शक्ति: लैपटॉप, आई-पॉड। उच्च शक्ति: बिजली उपकरण।

3. सुरक्षा: उस तापमान पर विचार करना महत्वपूर्ण है जिस पर आप जो डिवाइस बना रहे हैं वह काम करेगा। उच्च तापमान पर, कुछ बैटरी घटक टूट जाएंगे और एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं से गुजर सकते हैं। उच्च तापमान आमतौर पर अधिकांश बैटरी के प्रदर्शन को कम करता है।

4. जीवन चक्र स्थायित्व: बार-बार साइकिल चलाने (चार्जिंग और डिस्चार्जिंग) के साथ बैटरी के ऊर्जा घनत्व और शक्ति घनत्व की स्थिरता के लिए अधिकांश अनुप्रयोगों द्वारा आवश्यक लंबी बैटरी जीवन की आवश्यकता होती है।

5. लागत: आपके द्वारा किए जा रहे इंजीनियरिंग के किसी भी निर्णय के लिए लागत एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। यह महत्वपूर्ण है कि आपके बैटरी की पसंद की लागत इसके प्रदर्शन के साथ कम्यूटेट है और परियोजना की समग्र लागत को असामान्य रूप से नहीं बढ़ाएगी।