باطری

 باتری – Battery :
 باتری – Battery یک ابزار ذخیره انرژی 1 :

با توجه به گسترش کاربرد باتری – Battery در زندگی بشر،
خصوصا نیاز به خودروهای الکتریکی (بدلیل مشکلات سوخت‌های فسیلی)، اهمیت پژوهش‌های کاربردی در زمینه این کالا روزبه‌روز روشن‌تر می‌شود.

1- معرفی باتری :
به طور کلی باتری‌ها به دو دسته اصلی اولیه و ثانویه تقسیم می‌شوند.
باتری‌های اولیه غیرقابل شارژ و یک‌بار مصرف،
ولی باتری‌های ثانویه بسته به نوع باتری می‌توانند تا چندین دوره یا سیکل مورد استفاده قرار گیرند.
باتری‌های ثانویه :
در این سلسله مقالات، بدلیل اهمیت باتری‌های ثانویه و کاربرد فراوان نانوفناوری در آن، تمامی ‌بحث‌ها معطوف به باتری‌های ثانویه است.
همان‌طور که مشخص است سازوکار عملکرد یک باتری بر مبنای واکنش‌های الکتروشیمیایی است،
چون فرض بر این است که خوانندگان با واکنش‌های اکسایش-کاهش در باتری آشنایی دارند،
لذا جهت اختصار از بیان مطالب مربوطه به باتری صرف‌نظر شده است
(واکنش‌های اکسایش-کاهش در کتاب‌های دبیرستان تا کتاب‌های دانشگاهی پوشش داده شده است).
همان‌طور که خوانندگان مطلع هستند،
در واکنش‌های اکسیداسیونی (اصطلاحا Redox) آند، الکترودی است
که در آن واکنش اکسایش صورت می‌گیرد و کاتد، الکترودی است
که در آن واکنش احیا انجام می‌شود.
شکل 1، یک باتری دانیل را همراه با محاسبه پتانسیل استاندارد سلول نشان می‌دهد.
با توجه به این تعریف، قطب منفی باتری در حین مصرف باتری که اصطلاحا دشارژ (discharge) نامیده می‌شود
به عنوان آند عمل می‌کند و در هنگام شارژ(charge) همان قطب منفی، نقش کاتد را دارد،
ولی همواره قطب مثبت و منفی در شارژ و دشارژ باتری ثابت است
برای روشن شدن موضوع، گرافیت در باتری یون لیتیومی، چه در حین شارژ و چه در حین دشارژ پایانه منفی باتری است.
یعنی اگر در حین دشارژ یک مصرف کننده متصل کنیم،
گرافیت قطب منفی را تشکیل می‌دهد
و در هنگام شارژ باتری، قطب منفی شارژرمان را باید به گرافیت متصل کنیم.
همین طور است برای قطب مثبت باتری.
بیان شد که
قطب منفی (مثلا گرافیت) در حین دشارژ باتری است؛
یعنی در آن واکنش اکسایش صورت می‌گیرد.
در حالی‌که همین قطب منفی در حین شارژ به عنوان کاتد (در باتری احیا (کاهش) صورت می‌گیرد) عمل می کند.
ولی به عنوان یک قاعده مرسوم، قطب منفی تحت نام آند،
و قطب مثبت به نام کاتد شناخته می‌شود؛ یعنی حالت دشارژ مبنا قرار می‌گیرد.
همچنین لازم به ذکر است هر باتری ممکن است از چندین سل تشکیل شده باشد
که هر سل کوچکترین واحد الکتروشیمیایی تولید انرژی است.