باتری الکتریکی وسیله ای است که انرژی را به شکل شیمیایی ذخیره می کند و در صورت نیاز آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. این فرآیند شامل یک واکنش شیمیایی است که الکترون ها را از یک ماده به ماده دیگر منتقل می کند و جریان الکتریکی ایجاد می کند. باتری ها در طیف گسترده ای از کاربردها، از تامین انرژی دستگاه های کوچک مانند کنترل از راه دور گرفته تا رانندگی وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره انرژی های تجدیدپذیر استفاده می شوند.
باتری از سه بخش اصلی تشکیل شده است: آند (الکترود منفی)، کاتد (الکترود مثبت) و الکترولیت. آند و کاتد از مواد مختلفی ساخته شده‌اند که به الکترون‌ها اجازه می‌دهند در مدار خارجی جریان پیدا کنند. الکترولیت محیطی است که به یون ها اجازه می دهد بین کاتد و آند حرکت کنند.
هنگامی که یک باتری به یک دستگاه متصل می شود، یک واکنش شیمیایی در آند رخ می دهد و الکترون آزاد می کند. این الکترون ها از طریق مدار خارجی به کاتد جریان می یابند و انرژی الکتریکی را برای دستگاه تامین می کنند. در همین حال، یون های موجود در الکترولیت بین آند و کاتد حرکت می کنند تا بار را متعادل کنند. هنگامی که مواد شیمیایی تمام می شود، باتری تولید برق را متوقف می کند.
انواع مختلفی از باتری ها وجود دارد که بر اساس قابلیت شارژ مجدد و مواد مورد استفاده طبقه بندی می شوند. رایج ترین آنها عبارتند از:
ظرفیت باتری در آمپر ساعت (Ah) یا میلی‌آمپر ساعت (mAh) اندازه‌گیری می‌شود که نشان‌دهنده میزان جریانی است که یک باتری می‌تواند در یک دوره خاص ارائه دهد. انرژی ذخیره شده در باتری بر حسب وات ساعت (وات ساعت) اندازه گیری می شود که با استفاده از فرمول محاسبه می شود:
انرژی (Wh) = ظرفیت (Ah) × ولتاژ (V)
به عنوان مثال، یک باتری با ظرفیت 2 Ah و ولتاژ نامی 3.7 V انرژی \(2 Ah \times 3.7 V = 7.4Wh\) ذخیره می کند.
باتری ها در زندگی مدرن همه جا وجود دارند و همه چیز را از وسایل الکترونیکی قابل حمل گرفته تا وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم های انرژی تجدیدپذیر تامین می کنند. باتری‌ها علاوه بر استفاده در لوازم الکترونیکی مصرفی، نقش مهمی در سیستم‌های برق اضطراری، دستگاه‌های پزشکی و کاربردهای هوافضا دارند.
تولید و دفع باتری ها اثرات زیست محیطی از جمله استفاده از مواد سمی و تولید زباله های الکترونیکی دارد. برنامه های بازیافت برای به حداقل رساندن این اثرات با بازیابی مواد ارزشمند و دفع صحیح مواد خطرناک ضروری است.
این آزمایش شامل ایجاد یک باتری ساده با استفاده از وسایل خانگی برای درک اصول اولیه نحوه عملکرد باتری ها است.
باتری های الکتریکی یک فناوری حیاتی در دنیای مدرن ما هستند که منبع قابل حمل و مناسبی از انرژی الکتریکی را ارائه می دهند. درک نحوه عملکرد باتری ها، انواع و کاربردهای آنها به ما کمک می کند تا از نقش آنها در زندگی روزمره و اهمیت توسعه روش های پایدار برای استفاده و دفع آنها قدردانی کنیم.
