في سالف العصر والأوان، كانت البطاريات الجافة أول ما تم إنتاجه بكميات كبيرة. وكانت هذه البطاريات بمثابة النواة الأولى لاختراعات العالم ليكلانشيه. واليوم، تُعد هذه البطاريات الأكثر شيوعًا في العالم. تخيل فقط، شركة واحدة... إنرجايزرتحقق مبيعات بقيمة 6 مليارات دولار سنوياً.
تتمتع العناصر الجافة بأقل طاقة نوعية سعةمن بين جميع أنواع البطاريات المتوفرة في السوق، يعود ذلك إلى انخفاض تكلفتها. تُعدّ البطاريات القلوية، وبطاريات الزنك والمنغنيز، وبطاريات كلوريد الزنك، جميعها بطاريات جافة تُستخدم في مختلف الأجهزة الإلكترونية. وتساعدنا أسماؤها على فهم تركيبها الكيميائي.
تحتوي هذه البطاريات على قضيب كربوني على طول محورها المركزي، وهو ما يُعرف بجامع التيار الكاثودي. الكاثود عبارة عن بنية معقدة تتكون أساسًا من قطب كهربائي مصنوع من الكربون، وثاني أكسيد المنغنيز، ومحلول إلكتروليتي خاص.
يتكون قطب الأنود في البطارية الجافة من كوب من الزنك، وهو بمثابة غلاف البطارية. أما المحلول الإلكتروليتي الموجود بداخلها فهو مادة مُكثِّفة، تحتوي على ثاني أكسيد المنغنيز والأمونيا وكلوريد الزنك.
تختلف بطاريات كلوريد الزنك وبطاريات الزنك والمنغنيز فقط في مكوناتها الإلكتروليتية الداخلية. تحتوي بطاريات الزنك والمنغنيز على كلوريد الزنك والأمونيا، ممزوجة بالماء. أما بطاريات كلوريد الزنك فهي مصنوعة بالكامل من كلوريد الزنك. فرق الجهد بينهما ضئيل جدًا، 0.05 فولت.
هل يمكن للبطاريات الجافة أن تُشغّل التكنولوجيا الحديثة؟
ارتفع الكلور والزنك سعةبالمقارنة مع بطاريات ليكلانش، تتلاشى هذه الميزة عند استخدامها تحت حمل خفيف. تحمل هذه البطاريات ملصقًا جذابًا مكتوبًا عليه "للخدمة الشاقة"، ما يعني أنها بطاريات جافة عالية الطاقة. مع ذلك، عند تطبيق حمل ثقيل، تنخفض طاقة هذه الخلايا بشكل ملحوظ، وبالتالي، فهي غير مناسبة لتشغيل الكاميرات الرقمية الحديثة. لكنها تعمل بكفاءة تامة مع المصابيح اليدوية وأجهزة التحكم عن بُعد للتلفزيون وغيرها من الأجهزة المماثلة.
بطاريات قلوية هذه في الأساس بطاريات كربون-زنك، أو أجهزة تخزين طاقة جافة، من القرن الماضي. والفرق الوحيد يكمن في الكتلة الإلكتروليتية المتخصصة. وهذا يسمح بزيادة مدة التخزين وإنتاجية الطاقة.
لماذا يحدث هذا؟ هذا المزيج أكثر قلوية من النوعين المذكورين سابقًا. يكاد التركيب الكيميائي للبطاريات القلوية لا يختلف عن تركيب بطاريات ليكلانش، إلا أن تصميمها يختلف اختلافًا واضحًا.
باختصار، البطارية القلوية هي خلية جافة مقلوبة. غلافها ليس هو المصعد، بل هو مجرد غلاف واقٍ. المصعد عبارة عن خليط كثيف من مسحوق الزنك والإلكتروليت. والإلكتروليت هو محلول مائي من هيدروكسيد البوتاسيوم.
ممّ يتكون المهبط؟ يتكون لبّه من ثاني أكسيد المنغنيز وثاني أكسيد الكربون، ويحيط بالإلكتروليت والمصعد. وباستخدام تقنيات متخصصة، تمكّن العلماء من فصله بطبقة من مادة غير منسوجة، ويُستخدم البوليستر عادةً لهذا الغرض.
كم تدوم البطاريات الجافة؟
يؤثر حمل الجهاز على أدائه. في الأجهزة ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة، يمكن أن تدوم البطاريات الجافة القلوية خمسة أضعاف مدة بطاريات الزنك والكربون القياسية.
يظهر هذا الأمر بشكل أوضح عندما تتخلل فترات قصيرة من الاستخدام المكثف فترات طويلة من عدم الاستخدام.
إذا كنت تتساءل عما إذا كانت البطارية الجافة بطارية قابلة للشحن أم بطارية عادية، فهي بالتأكيد بطاريات. لذا، لا يجب إعادة شحنها مطلقًا. جميع العمليات التي تحدث داخلها غير قابلة للعكس. إذا وضعت مصدر طاقة كهذا بداخلها، فسوف ترتفع درجة حرارتها وقد تنفجر أو تتعطل تمامًا في النهاية.
