آناتومی باتری خودرو: چه چیزی داخل آن است؟
از زمانی که ماشین شما نیاز به روشن شدن دارد تا زمانی که نیاز به شارژ تلفن همراه خود دارید، باتری خودرو منبعی است که وسیله نقلیه شما و سایر اجزای تشکیل دهنده آن را به کار می‌اندازد. با این حال، اکثر رانندگان تا زمانی که اتفاقی نیفتد، زیاد به آن فکر نمی‌کنند. چیزی که اکثر مردم نمی‌دانند این است که در پشت سطح سیاه و سخت آن، یک سیستم الکتروشیمیایی شگفت‌انگیز و پیچیده از شبکه‌های سربی و واکنش‌های اسیدی وجود دارد که برای ذخیره و آزادسازی انرژی در صورت نیاز تنظیم شده است.
این مقاله مفصلی است که به بررسی محتویات باتری خودرو، نحوه عملکرد آن و دلیل اهمیت آن در رانندگی در دنیای مدرن می‌پردازد.
وظیفه اصلی باتری خودرو ایجاد جرقه الکتریکی در موتور است که باعث روشن شدن آن می‌شود. کار آن به همین جا ختم نمی‌شود. پس از روشن شدن خودرو، باتری چندین هدف ثانویه دارد:
- ولتاژی را تنظیم می‌کند که در تحویل برق به اجزای الکتریکی پایدار می‌ماند.
- در شرایطی که دینام نمی‌تواند برق کافی را تأمین کند، مثلاً در ترافیک سنگین با چراغ‌های جلو و تهویه مطبوع روشن، برق را تأمین می‌کند.
- هنگامی که موتور خاموش است، سیستم‌های داخلی (سیستم اطلاعات سرگرمی، GPS، سنسورها و غیره) را تغذیه می‌کند.
- این یک کمک فنر برای نیازهای اضطراری برق است.
به طور خلاصه، وسیله نقلیه شما از سیستم‌های الکتریکی متعددی مانند شیشه‌های برقی، ABS و غیره ساخته شده است. و بدون باتری، هیچ یک از سیستم‌ها کار نمی‌کنند.
انواع باتری‌های خودرو: تکامل توان ذخیره‌شده
باتری‌های خودرو بسته به نوع وسیله نقلیه و همچنین نیازهای انرژی، در انواع مختلفی وجود دارند.
1. باتری‌های سرب-اسید غرقابی (FLA)
- به احتمال زیاد در خودروهای قدیمی‌تر و ساده‌تر دیده می‌شوند.
- نگهداری روتین (مثلاً پر کردن مجدد سطح آب).
- نسبتاً ارزان‌تر، اگرچه ممکن است در شرایط گرمای زیاد زودتر بریزد یا فرسوده شود.
2. باتری‌های جاذب شیشه‌ای (AGM)
- برای خودروهای جدیدتر مرتبط با فناوری استارت-استاپ و همچنین لوازم الکترونیکی اضافی استفاده می‌شود.
- نیاز به تعمیر و نگهداری ندارد، ضد ریزش است و عمر طولانی‌تری دارد.
- قدرت بیشتر و شارژ سریع‌تری ارائه می‌دهد.
3. باتری‌های لیتیوم-یون
- در خودروهای الکتریکی و خودروهای هیبریدی وجود دارد.
- متراکم و سبک.
- دست و پا گیرتر و گران‌تر هستند، اما به سرعت شارژ می‌شوند و دوام بیشتری دارند.
اگرچه باتری‌های لیتیوم-یونی در بیشترین تعداد خودروهای برقی وجود دارند، باتری سرب-اسیدی همچنان رایج‌ترین نوع در خودروهای معمولی با موتور احتراق داخلی (ICE) است و این همان باتری‌ای است که در ادامه این مطلب به بررسی آن خواهیم پرداخت.
آناتومی خارجی: پوسته محافظ
اولین برداشتی که از باتری ماشین خواهید داشت، قاب پلاستیکی ضخیم (معمولاً از جنس پلی‌پروپیلن مقاوم در برابر ضربه) است که تمام محتویات باتری ماشین در آن جای می‌گیرد. این پوسته صرفاً یک محفظه نیست، بلکه نقش بسیار حیاتی در محافظت از قطعات داخلی دستگاه در برابر اثرات محیطی، لرزش، تغییرات دما و نشت اسید دارد.
- ترمینال‌ها: دو پایه یا میخ فلزی - یکی مثبت (+) و دیگری منفی (-) که باتری را به سیستم الکتریکی خودرو متصل می‌کنند.
- دریچه‌ها/درپوش‌ها: هرگونه سرریز گاز را تخلیه کرده و امکان درپوش‌گذاری مجدد (در باتری‌های غیر پلمپ شده) را فراهم می‌کنند.
- دسته‌ها: به حمل و نقل و نصب کمک می‌کنند.
آناتومی داخلی: درون جعبه سیاه چیست؟
یک باتری ماشین ۱۲ ولتی به طور متوسط شش سلول الکتروشیمیایی دارد. هر سلول به طور جداگانه ۲.۱ ولت به ظرفیت باتری در حالت شارژ کامل اضافه می‌کند. اتصال سری این سلول‌ها، حداکثر ولتاژ ۱۲.۶ تا ۱۲.۸ ولت را برای باتری فراهم می‌کند. در هر یک از سلول‌ها یک نیروگاه کوچک وجود دارد.
۱. صفحات مثبت و منفی
تعداد جفت صفحات در هر سلول زیاد است:
صفحات مثبت: صفحات نقره‌ای که با دی اکسید سرب پوشانده شده‌اند و به رنگ قهوه‌ای تیره هستند.
صفحات منفی: این صفحات از جنس سرب اسفنجی (Pb) به رنگ خاکستری هستند.
چنین صفحاتی معمولاً به طور متناوب روی هم چیده شده و جوش داده می‌شوند تا حداکثر سطح را ایجاد کنند، هرچه سطح موجود بیشتر باشد، مساحت واکنش بیشتر می‌شود - و در نتیجه برق بیشتری تولید می‌شود.
۲. جداکننده‌ها
بین هر دو صفحه (که با اتصالات + و - به هم متصل شده‌اند) جداکننده‌هایی از جنس پلی اتیلن متخلخل یا فایبرگلاس وجود دارد. این جداکننده‌ها اجازه نمی‌دهند صفحات با هم تماس پیدا کنند (و اتصال کوتاه ایجاد کنند)، اما گردش آزاد یون‌ها را ممکن می‌سازند.
۳. محلول الکترولیت
فاصله بین صفحات با مخلوطی از موارد زیر پر می‌شود:
- اسید سولفوریک (H₂SO₄)
- آب (H₂O)
واکنش شیمیایی که باتری را قادر به ذخیره و آزادسازی برق می‌کند، توسط این الکترولیت ایجاد می‌شود. همچنین به وزن باتری اضافه می‌شود
