.:!:. KIMIANETWORKS .:!:. - آشنايى با باترى هاى لپ تاپ

لپ تاپ ها و كامپيوتر هاى دسك تاپ هر دو با استفاده از الكتريسيته كار مى كنند. هر دوى آن ها داراى باترى هاى كوچكى براى حفظ ساعت اصلى سيستم و در برخى از اوقات براى حفظ اطلاعات ذخيره شده در حافظه CMOS بر روى مادربرد هستند. هرچند، برخلاف كامپيوترهاى دسك تاپ، يك لپ تاپ قابل حمل بوده و مى تواند تنها با استفاده از باترى ها به كار بپردازد. در حال حاظر همه لپ تاپ هاى جديد از باترى هاى ليتيوم يونى استفاده مى كنند. اما در ابتدا به معرفى ديگر انواع باترى ها كه زمانى در اين وسايل الكترونيكى مورد استفاده قرار مى گرفتند نيز مى پردازيم. اما همچنان بخش اعظمى از نوشتار حاظر به بررسى باترى هاى ليتيوم يونى خواهد پرداخت. باترى هاى نيكل كادميومى (NiCAD) اولين نوع از باترى هاى قابل شارژى بودند كه به صورت عمده در لپ تاپ ها مورد استفاده قرار گرفتند. برخى از لپ تاپ هاى قديمى تر هنوز از چنين باترى هايى استفاده مى كنند. آن ها قادر به تامين توان به مدت حداكثر دو ساعت هستند اما ميزان توانايى آن ها در نگهدارى توان پس از هر بار شارژ كاهش مى يابد. دليل اين امر، چيزى به نام اثر حافظه است. تنها راه جلوگيرى از بروز اين اشكال اين است كه قبل از شارژ مجدد باترى را كاملا تخليه نماييد. ديگر اشكال باترى هاى نيكل كادميومى مربوط به مدت زمان طولانى شارژ آن ها است. همچنين ممكن است اين باترى ها در زمان شارژ منفجر شوند. باترى هاى نيكل-متال هايبريد (NiMH) پلى بين باترى هاى نيكل كادميومى و باترى هاى جديدتر ليتيوم يونى (LiIon) هستند. اين باترى ها قادر هستند تا توان را براى مدت بيشترى نگاهدارى كنند. اما باترى هاى نيكل-متال هايبريد داراى طول عمر كمترى نسبت به باترى هاى نيكل كادميومى بوده و همچنان از اثر حافظه رنج مى برند. اما اين اثر در آن ها كمتر از انواع ديگر باترى ها است. باترى هاى ليتيوم يونى در حال حاظر باترى هاى استاندارد براى كامپيتورهاى لپ تاپ هستند. آن ها سبك بوده و داراى طول عمر بالايى مى باشند. اين باترى ها از اثر حافظه رنج نمى برند و مى توانند در هر زمانى و به صورت تصادفى شارژ شوند. در نهايت اين باترى ها در صورت شارژ بيش از حد، داغ نمى شوند و امكان انفجار ان ها بسيار اندك است. همچنين آن ها نازك تر و كوچكتر از هر نوع باترى ديگرى هستند كه در لپ تاپ ها مورد استفاده قرار مى گيرد. همين مساله آن ها را براى استفاده در لپ تاپ هاى فوق العاده كوچك و سبك كه امروزه توليد مى شوند ايده ال مى سازد. به صورت معمول مى توان باترى هاى ليتيوم يونى را بين ۹۵۰ تا ۱۲۰۰ بار شارژ نمود. بسيارى از لپ تاپ هايى كه از باترى هاى ليتيوم يونى استفاده مى كنند قادرند تا ۵ ساعت به صورت مداوم با آن ها به كار بپردازند. اما اين مدت زمان به نوع استفاده اى كه از لپ تاپ مى كنيد بستگى دارد. ديسك سخت و ديگر درايوها و نمايشگرهاى LCD به صورت ذاتى توان زيادى مصرف مى كنند. حتى براى دسترسى به اينترنت از طريق آدابتورهاى شبكه بى سيم نيز مقدارى توان مورد نياز است. بسيارى از مدل هاى لپ تاپ داراى نرم افزارهاى مديريت توان هستند تا بتوانند طول عمر باترى را افزايش داده و يا هنگامى كه ميزان ذخيره الكتريسيته به حد پايينى رسيده است مدت زمان استفاده از لپ تاپ را افزايش دهند. باترى هاى Lithium-ion (ليتيوم يونى) امروزه به طرز شگفت آورى محبوبيت پيدا كرده اند. شما مى توانيد آن ها را علاوه بر لپ تاپ ها در PDA ها، تلفن هاى سلولى و پخش كننده هاى MP3 نيز بيابيد. دليل محبويت اين باترى ها توانايى بالاى آن ها در ارايه توان بيش از ساير انواع باترى ها است. اما برخى از اوقات اين باترى ها مستعد انفجار و آتش گرفتن هستند. اليته اين مساله خيلى رايج نيست و اين اتفاق گاهى اوقات حداكثر براى دو يا سه باترى در هر ميليون اتفاق خواهد افتاد. اما هنگامى كه اين اتفاق بروز مى كند مى تواند وحشتناك ياشد. در برخى از اوقات، آتش مى تواند گسترش پيدا كرده و سبب فراخوان عمومى تعداد زيادى باترى شود. در نهايت اين موضوع به فروشنده ضرر هنگفتى را وارد مى كند. اما سوالاتى نيز در زمينه اين باترى ها وجود دارد: چه چيزى اين باترى ها را اينقدر پر توان و در نتيجه اينقدر محبوب مى سازد؟ چگونه ممكن است آن ها اتش بگيرند؟ و آيا راه حلى وجود دارد تا از اين مشكل جلوگيرى كنيد و يا كارى كنيد كه باترى هاى شما اندكى بيشتر عمر كنند؟ در اين ادامه سعى مى كنيم به اين سوالات و بسيارى از سوالات ديگر پاسخ دهيم. باترى هاى ليتيوم يونى بسيار محبوب هستند به دليل اينكه آنها داراى تعداد بسيار زيادى از مزايايى هستند كه به دليل استفاده از تكنولوژى هاى پيشرفته در دسترس قرار گرفته است. در اينجا به گوشه اى از مزاياى باترى هاى ليتيوم يونى اشاره مى كنيم: آن ها عموما از انواع ديگر انواع باترى هاى قابل شارژ با اندازه مشابه سبك تر هستند. الكترودهاى هاى باترى هاى ليتيوم يونى از مواد سبك وزنى چون ليتيوم و كربن ساخته شده اند. ليتيوم همچنين يك فلز بسيار واكنش پذير است. اين مساله به اين معنى است كه اين فلز قادر است انرژى بسيار زيادى را در در ساختار اتمى خود ذخيره كند. به همين دليل است كه باترى هاى ليتيوم يونى داراى چگالى ذخيره انرژى بسيار بالايى هستند. مثالى مى زنيم تا بتوانيد ديد روشن ترى نسيت به چگالى ذخيره توان بالاى اين باترى ها به دست آوريد. يك باترى ليتيوم يونى به صورت پيش فرض قادر است ۱۵۰ وات ساعت انرژى را در يك كيلو گرم جرم خود ذخيره كند. يك باترى نيكل متال هايبريد NiMH قادر به نگه دارى حدود ۱۰۰ وات ساعت انرژى در هر كيلو گرم است كه البته ۶۰ تا ۷۰ وات در هر كيلوگرم معمول تر است. يك باترى سرب اسيدى مى تواند ۲۵ وات ساعت انرژى را در هر كيلوگرم از جرم خود ذخيره كند. در نهايت يك باترى ليتيوم يونى يك كيلويى قادر است تا انرژيى برابر يك باترى سرب اسيدى ۶ كيلويى را در خود ذخيره كند. اين ميزان تفاوت واقعا چشمگير است. اين باترى ها مى توانند براى مدت طولانى ترى انرژى را ذخيره كنند. يك بسته باترى ليتيوم يونى در هر ماه تنها ۵ درصد از ذخيره انرژى خود را از دست مى دهد. در مقابل اين ميزان براى ياطرى هاى نيكل متال هايبريد (NiMH) برابر ۲۰ درصد است. اين باترى ها از اثر حافظه رنج نمى برند. به اين مفهوم كه نيازى به تخليه كامل آن ها قبل از شارژ دوباره وجود ندارد. اين مساله به دليلى ساختمان شيميايى اين باترى ها است. بسيارى از باترى ها براى باترى هاى شيميايى وجود دارد. البته با وجود همه مزايايى كه در بالا به آن ها اشاره كرديم باترى هاى ليتيوم يونى داراى معايبى نيز هستند كه در ادامه به آن ها اشاره مى كنيم: اين باترى از لحظه خروج از كارخانه با كاهش ظرفيت مواجه هستند. اين باترى ها تنها حدود ۲ تا ۳ سال بعد از تاريخ ساخت قابل استفاده خواهند بود. چه از آن ها استفاده كنيد و چه استفاده نكنيد. آن ها نسبت به حرارت بسيار حساس هستند. كار در حرارت هاى بالا سبب مى شود تا باترى هاى ليتيوم يونى سريعتر از زمانى كه در حرارت معمولى مورد استفاده قرار مى گيرند تخليه شوند. اگر باترى هاى ليتيوم يونى را تا انتها تخليه كنيد آن ها خراب خواهند شد. باترى هاى ليتيوم يونى بايد داراى مدارهاى داخلى براى مديريت باترى باشند. اين مساله حتى آن ها را از آنچه كه در ابتدا هستند نيز گران قيمت تر مى كند. با اينكه احتمال بسيار كمى وجود دارد اما اگر باترى هاى ليتيوم يونى با مشكل مواجه شوند مستعد آتش گرفتن هستند. دلايل وجود بسيارى از اين معايب و مزايا را مى توان با نگاه به ساختمان شيميايى داخلى باترى هاى ليتيوم يونى متوجه شد. ساختمان داخلى بسته و سلول هاى يك باترى ليتيوم يونى باترى هاى ليتيوم يونى در همه شكل ها و اندازه ها ارائه مى شوند اما همه آن ها داراى ساختمان داخلى مشابهى هستنداگر يك باترى لپ تاپ را از هم باز كنيد (البته به دليلى احتمال بروز اتصال كوتاه و آتش گرفتن باترى قويا توصيه مى كنيم كه اين كار را انجام ندهيد) شاهد خواهيد بود كه باترى از اجزاى زير تشكيل شده است. سلول هاى باترى ليتيوم يونى كه مى توانند هم به صورت استوانه هايى مانند باترى هاى AA معمولى و هم به صورت سلولى تهيه شوند. اين به اين معنى است كه اين باترى ها مى توانند به شكل هاى چهار گوش يا مستطيلى نيز توليد شوند. كامپيوتر كنترل كننده باترى كه از اجزاى زير تشكيل شده است: يك يا چند حسگر حرارتى كه دماى باترى را نشان مى دهند. يك مدار مبدل و تنظيم كننده ولتاژ براى نگه دارى جريان و ولتاژ در سطوح امن. يك اتصال حفاظت شده براى خروج و ورود توان و اطلاعات به خارج و داخل باترى. يك نمايشگر وضعيت شارژ باترى، كه يك كامپيوتر كوچك است. اين قسمت براى اداره همه مراحل شارژ و براى ايجاد اطمينان از اينكه باترى ها با سرعت شارژ شده و تا حداكثر ميزان توانشان شارژ مى شوند مورد استفاده قرار مى گيرد. اگر بسته باترى در حين فرآيند شارژ يا استفاده، بيش از اندازه داغ شود، كامپيوتر جريان برق را قطع مى كند تا حرارت باترى كاهش پيدا كند. اگر لپ تاپ خود را در يك اتومبيل كه در زير نور آفتاب پارك شده بگذاريد و سپس سعى كنيد كه از لپ تاپ استفاده كنيد، به احتمال زياد مدار محافظ داخل باترى تا زمانى كه لپ تاپ خنك شود اجازه روشن شدن را به آن نخواهد داد. علاوه بر اين قبل از تخليه كامل سلول ها نيز باترى خاموش خواهد شد تا از تخليه كامل و در نتيجه وارد آمدن صدمه به آن جلوگيرى كند. علاوه بر اين مدار كنترل كننده فوق مى تواند تعداد دفعات شارژ و تخليه را شمارش كرده و اطلاعات را به سيستم اندازه گيرى توان باترى ارسال نمايد تا قادر باشد به شما ميزان انرژى باقى مانده در بازى را نشان دهد. اين مدار كوچك كه باترى را كنترل مى كند بسيار پيچيده است و به خودى خود مقدارى از توان باترى را مصرف مى كند. مصرف توان اين كامپيوتر يكى از دلايلى است كه چرا باترى هاى ليتيوم يونى حتى هنگامى كه مورد استفاده قرار نمى گيرند نيز ۵ درصد از توان خود را در هر ماه از دست مى دهند. سلول هاى ليتيوم يونى اين باترى ها نيز مانند بسيارى از ديگر باترى ها در يك بسته بندى فلزى قرار مى گيرند. استفاده از فلز مخصوصا از آن جايى مهم و ضرورى است كه اين باترى ها تحت فشار بسته بندى مى شوند. اين بسته يندى فلزى داراى نوعى پنجره خروجى حساس به فشار است. حتى اگر باترى خيلى گرم شود و امكان انفجار باترى به دليل افزايش فشار وجود داشته باشد، اين پنجره فشار اضافى را خارج مى كند. البته باترى پس از رخ دادن اين اتفاق بلا استفاده خواهد بود اما بلا استفاده شدن باترى بهتر از انفجار آن است. پنجره فشار دقيقا به گونه اى تنظيم شده است تا قابليت اطمينان را افزايش دهد. اين پنجره به يك سوييچ Positive Temperature Coefficient (PTC) مجهز است كه ابزارى براى جلوگيرى از افزايش دماى بيش از حد باترى استاين جداره فلزى، صفحات نازك با طول زياد را كه به دور يكديگر پيچيده شده اند در كنار يكديگر نگاه مى دارد. يك الكترود مثبت يك الكترود منفى يك جدا كننده در داخل اين محفظه، صفحات در يك مايع ارگانيك شناور هستند كه مانند مايع الكتروليت عمل مى كند. اتر يكى از مواردى است كه خيلى براى اين منظور به كار مى رود. جدا كننده يك صفحه بسيار نازك از پلاستيك است است كه سوراخ هاى بسيار ريزى بر روى آن قرار دارد. همانطور كه از نام آن پيداست، اين صفحه الكترودهاى مثبت و منفى را از يكديگر جدا مى كند اما به يون ها اجازه مى دهد تا از درون آن عبور كنند. الكترود مثبت از ماده اكسيد ليتيوم كبالت LiCoO2 ساخته شده است. الكترود منفى نيز از كربن ساخته مى شود. هنگامى كه باترى شارژ مى شود، يون هاى ليتيوم از درون ماده الكتروليت و از قطب مثبت به سمت قطب منفى رفته و به كربن مى پيوندد. حركت اين يون هاى ليتيومى سبب مى شود تا ولتاژ واقعا بالايى ايجاد شود. هر سلول مى تواند ولتاژى برابر ۳‎/۷ ولت را ايجاد نمايد. اين ميزان بسيار بالاتر از ولتاژى عادى باترى هاى قلمى الكلاين معمولى است كه برابر با ۱‎/۵ ولت مى باشد. اين مساله به باترى هاى ليتيوم يونى اجازه مى دهد كه در اندازه هاى بسيار كوچكترى توليد شده و به همين دليل اين باترى ها براى استفاده در ابزارهاى كوچك قابل حملى چون تلفن هاى سلولى ايده آل هستند. تولد و مرگ باترى هاى ليتيوم يونى بسته هاى باترى هاى ليتيوم يونى گران قيمت هستند. اگر قصد داريد كارى كنيد تا عمر طولانى ترى داشته باشند، بايد چند نكته را همواره در ذهن خود داشته باشيد. معمارى باترى هاى ليتيوم يونى به گونه اى است كه تخليه قسمتى از توان را به تخليه كامل باترى ترجيح مى دهد. بهترين كار اين است كه هميشه از تخليه كامل باترى احتراز كنيد. از آنجايى كه ابن باترى ها به دليل ساختمان شيميايى خاص باترى هاى ليتيوم يونى از اثر حافظه رنج نمى برند، با عدم تخليه كامل آن ها صدمه اى به آن ها نخواهيد زد. اما اگر ميزان توان ذخيره شده در باترى ليتيوم يونى به زير ميزان حداقل مجاز كاهش پيدا كند، باترى به اصطلاح ويران خواهد شد. باترى هاى ليتيوم يونى داراى طول عمر محدودى هستند. اين باترى ها قبل از تخريب كامل، خواه مورد استفاده قرار بگيرند و خواه نه، حدود ۲ تا ۳ سال عمر مى كنند. به همين دليل به هيچ وجه از باترى هايى كه ۵ سال از توليد آن ها گذشته است استفاده نكنيد. حتى اگر بسته باترى را به تازگى نيز خريده باشيد اما تاريخ توليد آن مربوط به چند سال قبل باشد، اين باترى چندين سالى را در قفسه مغازه قرار داشته است. اين گونه باترى ها مدت زيادى عمر نخواهند كرد. پس هنگام خريد حتما دقت كنيد، زيرا تاريخ توليد در اين باترى ها واقعا مهم است. از حرارت دورى كنيد. حرارت مى تواند طول عمر و توانايى ذخيره سازى اين باترى ها را تا حد زيادى كاهش دهد microrayaneh.com