دنیای باتری های قلیایی یا آلکالین

 باتری های قلیایی باتری های یکبار مصرف با روی و دی اکسید منگنز به عنوان الکترود هستند. الکترولیت قلیایی مورد استفاده پتاسیم یا هیدروکسید سدیم است. این باتری ها دارای ولتاژ ثابتی هستند که چگالی انرژی و مقاومت در برابر نشت بهتری نسبت به باتری های کربن روی دارند. این عمدتا به دلیل مواد آند دی اکسید منگنز است که خالص تر و متراکم تر است و در نتیجه فضای اشغال شده توسط اجزای داخلی را کاهش می دهد. اکثر فعالان بازار تمرکز خود را بر روی مواد شیمیایی قابل شارژ مانند هیدرید فلز نیکل و لیتیوم یون معطوف کرده اند.

باتری های قلیایی در اندازه های مختلف از AAA تا AA، C، D، 9 ولت و موارد دیگر عرضه می شوند. AAA و AA برای کاربردهای کم تخلیه مناسب هستند در حالی که AA برای کاربردهای با زهکشی بالا استفاده می شود. AAA و AA برای کاربردهای کم تخلیه مناسب هستند در حالی که AA برای کاربردهای با زهکشی بالا استفاده می شود. C، D و 9 ولت برای کاربردهای با زهکشی بالا نیز مناسب هستند.

سایر موارد عبارتند از سلول های دکمه ای میکرو قلیایی، سلول های سکه ای، AAAA و موارد مشابه.  AA پرکاربردترین اندازه سلول باتری قلیایی است، در حالی که اندازه AAA سریعترین رشد را دارد. سایز C، D و 9 ولت برای کاربردهای خاصی که تقاضای ثابتی دارند استفاده می شود. با این حال، اندازه های دیگر مانند سلول های سکه ای میکرو قلیایی و سلول های دکمه ای در کاربردهای صنعتی و پزشکی کمی استفاده می شود.

چالش های اصلی

برخی از چالش های کلیدی که تولید کنندگان باتری های قلیایی با آن مواجه هستند عبارتند از:

رقابت از سوی شیمی جایگزین: باتری‌های قلیایی با تهدید باتری‌های لیتیومی اولیه و باتری‌های قابل شارژ در کاربردهای الکترونیک مصرفی مواجه هستند. باتری های لیتیومی اولیه دارای چگالی انرژی بالاتری هستند و در نتیجه عملکرد بهتری را ارائه می دهند و در مقایسه با باتری های قلیایی عمر طولانی تری دارند. در بسیاری از کاربردهای مصرف‌کننده با تخلیه بالا، باتری‌های قابل شارژ هیدرید فلز نیکلNiMH) ) جایگزین باتری‌های قلیایی می‌شوند، زیرا عملکرد بهتری دارند و بسیار بیشتر از باتری‌های قلیایی یکبار مصرف دوام می‌آورند. تأثیر این چالش احتمالاً در کوتاه‌مدت تا میان‌مدت متوسط خواهد بود، اما انتظار می‌رود در بلندمدت زیاد باشد زیرا شاهد جایگزینی باتری‌های قلیایی با مواد شیمیایی جایگزین خواهیم بود.

افزایش قیمت مواد اولیه: باتری های یکبار مصرف به دلیل افزایش قیمت مواد اولیه مانند روی و دی اکسید منگنز الکترولیتی (EMD  ) شاهد فشار بر هزینه های ساخت بودند. هزینه مواد کلیدی EMD بالا است. EMD نقش کلیدی در عملکرد باتری های قلیایی ایفا می کند و در مرحله خلوص بالا مورد نیاز است که قیمت بالا را افزایش می دهد. این روند تولید کنندگان باتری قلیایی را تحت فشار قرار می دهد زیرا حاشیه سود آنها به دلیل افزایش قیمت مواد خام تحت تأثیر قرار می گیرد. این یک چالش بزرگ برای تولید کنندگان باتری های قلیایی است، زیرا انتظار می رود افزایش قیمت باتری ها باعث شود مصرف کنندگان باتری های جایگزین را ترجیح دهند. تأثیر این چالش احتمالاً در کوتاه‌مدت و میان‌مدت متوسط و در بلندمدت کم خواهد بود.

وجود باتری‌های تقلبی: باتری‌های قلیایی که شبیه باتری‌های مارک دار هستند، به عنوان باتری‌های تقلبی شناخته می‌شوند. این باتری‌ها برای گمراه کردن عمدی مصرف‌کنندگان با ظاهری بسیار شبیه به باتری‌های مارک طراحی شده‌اند. با این حال، عملکرد، کارایی و ویژگی های ضد نشت ارائه شده توسط باتری های مارک را نمی توان در این جعلی ها انتظار داشت. باتری های مارک دار با دریچه ای ساخته شده اند تا فشار داخلی درون باتری را آزاد کند که از انفجار باتری یا نشت الکترولیت جلوگیری می کند. از این رو باتری های تقلبی مشکلات ایمنی را همراه با آسیب رساندن به شهرت برند تولید کنندگان کلیدی باتری تحمیل می کنند. تأثیر این چالش در کوتاه‌مدت تا میان‌مدت متوسط و در بلندمدت کم است.

باتری های قلیایی ثانویه

باتری قلیایی قابل شارژ یک بازار خاص است که تقریباً با سایر مواد شیمیایی باتری قابل شارژ جایگزین شده است. اگرچه این باتری‌ها احتمالاً برای سال‌ها شارژ نگه می‌دارند، اما هنوز در مرحله نوپایی هستند. این باتری ها در پرکاربردترین اندازه های AAA، AA، C و D موجود هستند. استفاده از این باتری ها به کاربردهای خاص محدود می شود. با این حال، یکی از مزایای عمده باتری های قلیایی قابل شارژ این است که احتمالاً در تمام برنامه هایی که به باتری های قلیایی اولیه نیاز دارند، استفاده می شود. این باتری ها از طریق تغییر کمی در ترکیب شیمیایی باتری های قلیایی تولید می شوند. این باعث می شود این باتری ها حتی در طول فرآیند شارژ مجدد نشت نکنند. برخی از ویژگی های کلیدی باتری های قلیایی قابل شارژ عبارتند از:

• این باتری‌ها احتمالاً با 500 بار شارژ قابل شارژ هستند. با این حال، باید در فواصل زمانی مناسب شارژ شود.
• در مقایسه با هزینه هر بار شارژ، باتری‌های قلیایی باتری‌های قابل شارژ کم‌هزینه را در مقایسه با سایر مواد شیمیایی ارائه می‌دهند.
• باتری های قلیایی قابل شارژ نیز دارای ولتاژ خروجی 1.5 ولت هستند، در حالی که سایر مدل های شیمیایی قابل شارژ ولتاژ خروجی 1.2 ولت را ارائه می دهند.
• این باتری ها سازگار با محیط زیست هستند و بنابراین به احتمال زیاد پس از تخلیه کامل به راحتی دور ریخته می شوند. با این حال، عملیات بازیافت مناسب برای سایر مواد شیمیایی قابل شارژ مورد نیاز است.
• این باتری ها آماده استفاده هستند و انتظار می رود بلافاصله پس از خرید دستگاه را تغذیه کنند.

نتیجه

باتری های قلیایی به دلیل در دسترس بودن گسترده، گستره کاربردهای مناسب و قابلیت اطمینان در بسیاری از محیط ها و اقلیم های مختلف، پرمصرف ترین مواد شیمیایی باتری هستند. انتظار می‌رود این روند در کوتاه‌مدت و میان‌مدت ثابت بماند، زیرا گزینه‌های محدودی برای عملکرد برابر باتری‌های شیمیایی در یک نقطه قیمتی مشابه وجود دارد. در دراز مدت، با مقرون به صرفه تر شدن و در دسترس تر شدن باتری های لیتیومی، تغییر قابل توجهی از باتری های قلیایی به باتری های لیتیومی رخ خواهد داد. سطح تولید باتری های قلیایی کاملاً ثابت خواهد ماند زیرا احتمالاً سهم بازار را به دست خواهد آورد که بخش سنگین از آن صرف نظر خواهد کرد. باتری‌های قلیایی به استاندارد مقرون به صرفه جدیدی تبدیل خواهند شد، زیرا باتری‌های سنگین توانایی تامین نیازهای تعداد فزاینده‌ای از ابزارهای مصرفی را ندارند.