بیٹریاں کیسے کام کرتی ہیں اور کام کرتی ہیں۔

ٹیکنالوجی میں لفظ کے وسیع تر معنوں میں، اصطلاح "بیٹری" سے مراد ایک ایسا آلہ ہے جو کچھ آپریٹنگ حالات میں ایک خاص قسم کی توانائی کو جمع کرنے کی اجازت دیتا ہے، اور دوسروں میں اسے انسانی ضروریات کے لیے استعمال کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

ان کا استعمال وہاں کیا جاتا ہے جہاں ایک خاص وقت کے لیے توانائی جمع کرنا ضروری ہوتا ہے اور پھر اسے بڑے مشقت کے عمل کو انجام دینے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، تالے میں استعمال ہونے والے ہائیڈرولک جمع کرنے والے جہازوں کو ندی کے کنارے پر ایک نئی سطح تک بڑھنے دیتے ہیں۔

الیکٹرک بیٹریاں اسی اصول پر بجلی کے ساتھ کام کرتی ہیں: سب سے پہلے، وہ بیرونی چارجنگ ذریعہ سے بجلی جمع (جمع) کرتی ہیں اور پھر اسے کام کرنے کے لیے منسلک صارفین کو دیتی ہیں۔ اپنی نوعیت کے مطابق، ان کا تعلق کیمیکل کرنٹ ذرائع سے ہے جو بار بار خارج ہونے اور چارج کرنے کے متواتر چکروں کو انجام دینے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔

آپریشن کے دوران، الیکٹروڈ پلیٹوں کے اجزاء کے درمیان ان کے بھرنے والے مادے - الیکٹرولائٹ کے ساتھ کیمیائی رد عمل مسلسل ہوتا رہتا ہے۔

ایک بیٹری ڈیوائس کے اسکیمیٹک ڈایاگرام کو ایک آسان ڈرائنگ کے ذریعہ دکھایا جاسکتا ہے جب تاروں کے ساتھ مختلف دھاتوں کی دو پلیٹیں برقی رابطے فراہم کرنے کے لئے برتن کے جسم میں داخل کی جاتی ہیں۔ پلیٹوں کے درمیان ایک الیکٹرولائٹ ڈالا جاتا ہے۔

خارج ہونے پر بیٹری آپریشن

جب کوئی بوجھ، جیسے لائٹ بلب، الیکٹروڈز سے منسلک ہوتا ہے، تو ایک بند برقی سرکٹ بنتا ہے جس کے ذریعے خارج ہونے والا کرنٹ بہتا ہے۔ یہ دھاتی حصوں میں الیکٹرانوں کی نقل و حرکت اور الیکٹرولائٹ میں کیشنز کے ساتھ anions سے بنتا ہے۔

یہ عمل روایتی طور پر نکل-کیڈیمیم الیکٹروڈ ڈیزائن کے ساتھ ایک خاکہ پر دکھایا جاتا ہے۔

یہاں، گریفائٹ کے اضافے والے نکل آکسائیڈ، جو برقی چالکتا کو بڑھاتے ہیں، کو مثبت الیکٹروڈ کے مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ منفی الیکٹروڈ کی دھات سپنج کیڈیمیم ہے۔

خارج ہونے کے دوران، نکل آکسائیڈز سے فعال آکسیجن کے ذرات الیکٹرولائٹ میں چھوڑے جاتے ہیں اور منفی پلیٹوں کی طرف لے جاتے ہیں، جہاں کیڈیمیم آکسائڈائز ہوتا ہے۔

چارج کرتے وقت بیٹری کی کارکردگی

جب لوڈ کو بند کر دیا جاتا ہے تو، پلیٹ ٹرمینلز پر ایک مستقل (بعض حالات میں، پلسٹنگ) وولٹیج اسی قطبیت کی چارج شدہ بیٹری سے زیادہ قیمت کے پلیٹ ٹرمینلز پر لاگو ہوتا ہے، جب ماخذ اور صارف کے پلس اور مائنس ٹرمینلز آپس میں ملتے ہیں۔ .

چارجر میں ہمیشہ زیادہ طاقت ہوتی ہے، جو بیٹری میں موجود بقایا توانائی کو "دبا" دیتی ہے اور خارج ہونے والے مادہ کی مخالف سمت میں برقی رو پیدا کرتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، الیکٹروڈ اور الیکٹرولائٹ کے درمیان اندرونی کیمیائی عمل بدل جاتے ہیں. مثال کے طور پر، نکل-کیڈیمیم پلیٹوں کے ایک ڈبے پر، مثبت الیکٹروڈ کو آکسیجن سے افزودہ کیا جاتا ہے، اور منفی - خالص کیڈمیم کی حالت میں۔

جب بیٹری ڈسچارج اور چارج ہوتی ہے تو پلیٹوں (الیکٹروڈز) کے مواد کی کیمیائی ساخت بدل جاتی ہے، لیکن الیکٹرولائٹ تبدیل نہیں ہوتی۔

بیٹری کنکشن کے طریقے

متوازی کنکشن

خارج ہونے والے کرنٹ کی مقدار جو ایک شخص برداشت کر سکتا ہے اس کا انحصار بہت سے عوامل پر ہوتا ہے، لیکن بنیادی طور پر ڈیزائن، استعمال شدہ مواد اور ان کے طول و عرض۔ الیکٹروڈز پر پلیٹوں کا رقبہ جتنا بڑا ہوگا، اتنا ہی زیادہ کرنٹ وہ برداشت کر سکتے ہیں۔

یہ اصول ایک ہی قسم کے خلیات کو بیٹریوں میں متوازی طور پر منسلک کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جب کرنٹ کو بوجھ سے بڑھانا ضروری ہوتا ہے۔لیکن اس طرح کے ڈیزائن کو چارج کرنے کے لیے ماخذ کی طاقت کو بڑھانا ضروری ہوگا۔ یہ طریقہ شاذ و نادر ہی تیار شدہ ڈھانچے کے لیے استعمال ہوتا ہے، کیونکہ اب فوری طور پر ضروری بیٹری خریدنا بہت آسان ہے۔ لیکن تیزابی بیٹری بنانے والے اسے استعمال کرتے ہیں، مختلف پلیٹوں کو سنگل بلاکس میں جوڑتے ہیں۔

سیریل کنکشن

استعمال شدہ مواد پر منحصر ہے، روزمرہ کی زندگی میں عام ہونے والی بیٹریوں کی دو الیکٹروڈ پلیٹوں کے درمیان 1.2/1.5 یا 2.0 وولٹ کا وولٹیج پیدا کیا جا سکتا ہے۔ (دراصل، یہ رینج بہت وسیع ہے۔) ظاہر ہے، یہ بہت سے برقی آلات کے لیے کافی نہیں ہے۔ لہذا، ایک ہی قسم کی بیٹریاں سیریز میں منسلک ہیں، اور یہ اکثر ایک کیس میں کیا جاتا ہے.

اس طرح کے ڈیزائن کی ایک مثال سلفورک ایسڈ اور لیڈ الیکٹروڈ پلیٹوں پر مبنی وسیع پیمانے پر آٹوموٹو ترقی ہے۔

عام طور پر، لوگوں میں، خاص طور پر ٹرانسپورٹ ڈرائیوروں میں، کسی بھی ڈیوائس کو بیٹری کہنے کا رواج ہے، قطع نظر اس کے اجزاء کی تعداد - بکس۔ تاہم، یہ مکمل طور پر درست نہیں ہے۔سیریز میں جڑے ہوئے کئی خانوں سے جوڑا ہوا ڈھانچہ پہلے سے ہی ایک بیٹری ہے، جس کا مختصر نام «АКБ» چسپاں ہے... اس کی اندرونی ساخت تصویر میں دکھائی گئی ہے۔

ہر جار مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے لیے پلیٹوں کے سیٹ کے ساتھ دو بلاکس پر مشتمل ہوتا ہے۔ الیکٹرولائٹ کے ذریعے قابل اعتماد گالوانک کنکشن کے امکان کے ساتھ بغیر دھات کے رابطے کے بلاکس ایک دوسرے میں فٹ ہوجاتے ہیں۔

اس صورت میں، رابطہ پلیٹوں میں ایک اضافی گرڈ ہوتا ہے اور ایک الگ کرنے والی پلیٹ کے ذریعے ایک دوسرے سے الگ ہوتے ہیں۔

بلاکس میں پلیٹوں کو جوڑنے سے ان کے کام کرنے کے علاقے میں اضافہ ہوتا ہے، پورے ڈھانچے کی مجموعی مزاحمت کم ہوتی ہے اور آپ کو منسلک بوجھ کی طاقت بڑھانے کی اجازت دیتا ہے۔

باکس کے باہر، ایسی بیٹری میں وہ عناصر ہوتے ہیں جو نیچے دی گئی تصویر میں دکھائے گئے ہیں۔

یہ ظاہر کرتا ہے کہ مضبوط پلاسٹک ہاؤسنگ کو کور کے ساتھ سیل کیا جاتا ہے اور کار کے برقی سرکٹ سے کنکشن کے لیے اوپر دو ٹرمینلز (عام طور پر مخروطی شکل کے) سے لیس ہوتے ہیں۔ ان کے ٹرمینلز پر قطبیت کے نشانات کی مہر لگی ہوئی ہے: «+» اور «-«۔ عام طور پر وائرنگ کی غلطیوں کو روکنے کے لیے مثبت ٹرمینل کا قطر منفی ٹرمینل سے تھوڑا بڑا ہوتا ہے۔

سروس ایبل بیٹریوں میں ہر جار کے اوپر ایک فلر ہول ہوتا ہے تاکہ الیکٹرولائٹ لیول کو کنٹرول کیا جا سکے یا آپریشن کے دوران ڈسٹل واٹر شامل کیا جا سکے۔ اس میں ایک پلگ لگا ہوا ہے، جو کیس کی اندرونی گہاوں کو آلودگی سے بچاتا ہے اور ساتھ ہی بیٹری کو جھکانے پر الیکٹرولائٹ کو پھیلنے سے روکتا ہے۔

چونکہ ایک طاقتور چارج کے ساتھ، الیکٹرولائٹ سے گیس کا اخراج ممکن ہے (اور یہ عمل انتہائی ڈرائیونگ کے دوران ممکن ہے)، اس لیے پلگ میں سوراخ بنائے جاتے ہیں تاکہ باکس کے اندر دباؤ کو بڑھنے سے روکا جا سکے۔آکسیجن اور ہائیڈروجن کے ساتھ ساتھ الیکٹرولائٹ بخارات بھی ان کے ذریعے باہر نکلتے ہیں۔ ایسے حالات سے بچنے کی سفارش کی جاتی ہے جس میں ضرورت سے زیادہ چارجنگ کرنٹ شامل ہوں۔

ایک ہی اعداد و شمار بینکوں اور الیکٹروڈ پلیٹوں کے انتظام کے درمیان عناصر کے کنکشن کو ظاہر کرتا ہے.

کار اسٹارٹر بیٹریاں (لیڈ ایسڈ) ڈبل سلفیشن کے اصول پر کام کرتی ہیں۔ ڈسچارج / چارجنگ کے دوران، ان پر ایک الیکٹرو کیمیکل عمل ہوتا ہے، جس کے ساتھ الیکٹروڈ کے فعال ماس کی کیمیائی ساخت میں تبدیلی ہوتی ہے جس میں الیکٹرولائٹ (سلفورک ایسڈ) میں پانی کی رہائی / جذب ہوتا ہے۔

یہ چارج کرتے وقت الیکٹرولائٹ کی مخصوص کشش ثقل میں اضافے اور بیٹری کے خارج ہونے پر کمی کی وضاحت کرتا ہے۔ دوسرے الفاظ میں، کثافت کی قدر آپ کو بیٹری کی برقی حالت کا اندازہ لگانے کی اجازت دیتی ہے۔ اس کی پیمائش کے لیے ایک خاص آلہ استعمال کیا جاتا ہے - ایک کار ہائیڈرومیٹر۔

ڈسٹل واٹر، جو کہ تیزابی بیٹریوں کے الیکٹرولائٹ کا حصہ ہے، ٹھوس حالت میں بدل جاتا ہے - منفی درجہ حرارت پر برف۔ لہٰذا، سرد موسم میں کار کی بیٹریوں کو جمنے سے روکنے کے لیے، قوانین میں فراہم کردہ خصوصی اقدامات کو لاگو کرنا ضروری ہے۔ استحصال کے لیے.

کس قسم کی بیٹریاں ہیں؟

مختلف مقاصد کے لیے جدید پیداوار الیکٹروڈ اور الیکٹرولائٹ کی مختلف ساخت کے ساتھ تین درجن سے زائد مصنوعات تیار کرتی ہے۔ 12 معروف ماڈل صرف لتیم پر چلتے ہیں۔

الیکٹروڈ دھات کے طور پر درج ذیل پایا جا سکتا ہے:

• قیادت

• لوہا

• لتیم

• ٹائٹینیم

• کوبالٹ

• کیڈیمیم؛

• نکل؛

• زنک

• چاندی

• وینڈیم

• ایلومینیم

• کچھ دیگر اشیاء.

وہ برقی پیداوار کی خصوصیات کو متاثر کرتے ہیں اور اس وجہ سے درخواست۔

الیکٹرک سٹارٹر موٹرز کے ذریعے اندرونی دہن کے انجنوں کی کرینک شافٹ کی گردش کے نتیجے میں مختصر مدت کے زیادہ بوجھ کو برداشت کرنے کی صلاحیت لیڈ ایسڈ بیٹریوں کی خصوصیت ہے۔ وہ بڑے پیمانے پر نقل و حمل، بلاتعطل بجلی کی فراہمی اور ہنگامی بجلی کے نظام میں استعمال ہوتے ہیں۔

معیاری galvanic خلیات (باقاعدہ بیٹریاں) عام طور پر نکل-کیڈیمیم، نکل-زنک اور نکل میٹل ہائیڈرائیڈ بیٹریاں بدلتی ہیں۔

لیکن لتیم آئن یا لتیم پولیمر ڈیزائن موبائل اور کمپیوٹنگ آلات، تعمیراتی آلات اور یہاں تک کہ الیکٹرک گاڑیوں میں قابل اعتماد طریقے سے کام کرتے ہیں۔

استعمال شدہ الیکٹرولائٹ کی قسم کے مطابق، بیٹریاں ہیں:

• کھٹے

• الکلین

مقصد کے مطابق بیٹریوں کی درجہ بندی ہے۔ مثال کے طور پر، جدید حالات میں، ایسے آلات نمودار ہوئے ہیں جو توانائی کی منتقلی کے لیے استعمال ہوتے ہیں — دوسرے ذرائع کو ری چارج کرنا۔ نام نہاد بیرونی بیٹری متبادل برقی نیٹ ورک کی عدم موجودگی میں بہت سے موبائل آلات کے مالکان کی مدد کرتی ہے۔ یہ ایک ٹیبلٹ، اسمارٹ فون، موبائل فون کو بار بار چارج کرنے کے قابل ہے۔

ان تمام بیٹریوں میں آپریشن کا ایک ہی اصول اور ایک ہی ڈیوائس ہے۔ مثال کے طور پر، ذیل کی تصویر میں دکھایا گیا لیتھیم آئن فنگر ماڈل کئی طریقوں سے تیزابی بیٹریوں کے ڈیزائن کو دہراتا ہے جس پر پہلے بات کی گئی تھی۔

یہاں ہم ایک ہی رابطہ الیکٹروڈ، پلیٹیں، جداکار اور ہاؤسنگ دیکھتے ہیں۔ صرف انہیں کام کے دیگر حالات کو مدنظر رکھتے ہوئے بنایا گیا ہے۔

بیٹری کی بنیادی برقی خصوصیات

ڈیوائس کا آپریشن پیرامیٹرز سے متاثر ہوتا ہے:

• صلاحیت

• توانائی کی کثافت؛

• خود خارج ہونے والے مادہ؛

• درجہ حرارت کا نظام.

صلاحیت کو بیٹری کا زیادہ سے زیادہ چارج کہا جاتا ہے، جسے وہ خارج ہونے کے دوران سب سے کم وولٹیج کو دینے کے قابل ہوتی ہے۔ اس کا اظہار پینڈنٹ (SI سسٹم) اور ایمپیئر آورز (نان سسٹم یونٹ) میں ہوتا ہے۔

صلاحیت کی ایک قسم کے طور پر "توانائی کی صلاحیت" ہے، جو کم از کم قابل اجازت وولٹیج تک خارج ہونے والے مادہ کے دوران جاری ہونے والی توانائی کا تعین کرتی ہے۔ اسے جولز (SI) اور واٹ گھنٹے (غیر SI یونٹ) میں ماپا جاتا ہے۔

توانائی کی کثافت کو بیٹری کے وزن یا حجم کے ساتھ توانائی کی مقدار کے تناسب کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے۔

ٹرمینلز پر بوجھ نہ ہونے کی صورت میں چارج کرنے کے بعد خود سے خارج ہونے والی صلاحیت کے نقصان پر غور کریں۔ یہ ڈیزائن پر منحصر ہے اور کئی وجوہات کی بنا پر الیکٹروڈ کے درمیان موصلیت کی خرابی کی وجہ سے بڑھ جاتا ہے۔

آپریٹنگ درجہ حرارت برقی خصوصیات کو متاثر کرتا ہے اور مینوفیکچرر کی طرف سے بیان کردہ معمول سے سنگین انحراف کی صورت میں، یہ بیٹری کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔ گرمی اور سردی ناقابل قبول ہیں، وہ کیمیائی رد عمل کے دوران اور باکس کے اندر ماحول کے دباؤ کو متاثر کرتے ہیں۔