నిర్జల ఘటం

Question: లిథియం అయాన్ బ్యాటరీలో ఎలక్ట్రోడ్ గా వాడే మూలకం ఏది ?


నిల్వ చేసిన రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చేందుకు ఉపయోగించే సాధనాన్ని విద్యుత్ ఘటం (electrical cell) అంటారు. ఈ ఘటాలను శ్రేణి సంధానం చేసినప్పుడు ఘటమాల (battery) వస్తుంది. అటువంటి ఘటమాలతో ఎక్కువ విద్యుచ్ఛాలక బలం పొందవచ్చు.
నిల్వచేసిన రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చేందుకు ఉపయోగించే రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ విద్యుత్‌ రసాయనిక ఘటాల మేళనాన్ని విద్యుత్ ఘటమాల అంటారు. 1800 లో అలెశాండ్రో వోల్టా మొట్టమొదటి వోల్టాయిక్ పైల్ (వోల్టాయిక్ ఘటాలను శ్రేణిలో అమర్చిన ఒక బ్యాటరీ)ను కనిపెట్టినప్పటి నుంచి, అనేక గృహ మరియు పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో ఘటం (Battery) ఒక సాధారణ విద్యుత్ మూలంగా మారింది. 2005 నాటి ఒక అంచనా ప్రకారం, ప్రపంచవ్యాప్తంగా బ్యాటరీ పరిశ్రమ 6% వార్షిక వృద్ధితో,[1] ప్రతి ఏడాది విక్రయాల ద్వారా US$48 బిలియన్ల ఆదాయాన్ని సృష్టిస్తుంది.[2]
రెండు రకాల బ్యాటరీలు (విద్యుద్ఘటాలు) ఉపయోగంలో ఉన్నాయి: అవి ప్రాథమిక బ్యాటరీలు (పునర్వినియోగపరచలేని బ్యాటరీలు), ఒకసారి ఉపయోగించేందుకు ఉద్దేశించి తయారు చేసే వీటిని, శక్తి క్షీణించిన తరువాత పారవేస్తారు మరియు ద్వితీయశ్రేణి బ్యాటరీలు (రీఛార్జ్ చేయదగిన బ్యాటరీలు, పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీలు), వీటిని తిరిగి ఛార్జ్ చేసేందుకు మరియు అనేకసార్లు ఉపయోగించేందుకు ఉద్దేశించి తయారు చేస్తారు. వినికిడి ఉపకరణాలు మరియు చేతి గడియారాలు వంటి విద్యుత్ పరికరాల్లో సూక్ష్మ ఘటాలను ఉపయోగిస్తారు; దూరవాణి కేంద్రాలు (టెలిఫోన్ ఎక్స్ఛేంజ్‌లు) మరియు గణనయంత్ర సమాచార కేంద్రాలకు (కంప్యూటర్ డేటా సెంటర్స్) పెద్ద ఘటాలు అత్యవసర విద్యుత్‌ను (స్టాండ్‌బై పవర్) అందిస్తాయి.
చరిత్ర

మిలిటరీలో యుద్ధ క్షేత్రంలో వివిధ ఆయుధాలను సమాచార వ్యవస్థను నియంత్రించే వ్యవస్థను ఆర్టిలరీ బ్యాటరీ అంటారు. దీని పేరు మీదుగా బెంజమిన్ ఫ్రాంక్లిన్ 1748 లో అనేక లెడెన్ పాత్రలలో (ప్రారంభ విద్యుత్ క్షమశీలులు) కూడిన అమరికను "బ్యాటరీ" అనే పేరును ఉపయోగించాడు.[3] కచ్చితంగా చెప్పాలంటే, రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఘటాల కలయికను బ్యాటరీ (విద్యుద్ఘటం) అంటారు, అయితే తరచుగా దీనిని ఏక విద్యుత్ ఘటాన్ని సూచించేందుకు ఉపయోగిస్తున్నారు.[4]
రాగి పలకలు మరియు ఇనుప కడ్డీలు గల అనేక పురాతన కళాఖండాలను బాగ్దాద్ బ్యాటరీలుగా గుర్తిస్తారు; పురాతన కాలంలో విశేషధాతుస్పర్శ (గాల్వానిక్) ఘటాలను ఉపయోగించినట్లు ఈ కళాఖండాలు సూచిస్తున్నాయి. అయితే ఈ వాదన నిరాధారమైనది.[5] ఇదిలా ఉంటే, బ్యాటరీల అభివృద్ధికి సంబంధించిన సంప్రదాయ శైలి వోల్టాయిక్ పైల్‌తోనే ప్రారంభమైంది. దీనిని 1800 లో ఇటాలియన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త అలెశాండ్రో వోల్టా కనిపెట్టాడు.[6]
మృత శరీర విశ్లేషకుడు మరియు జీవశరీరధర్మ శాస్త్రవేత్త ల్యూగీ గాల్వానీ ఒక లైడెన్ జార్ (ఒక బాహ్య విద్యుత్ మూలం) నుంచి వచ్చిన మెరుపు తగిలినప్పుడు విభజించిన కప్ప కాళ్లు సంకోచిస్తాయని గుర్తించాడు.[7] 1786లో మెరుపు తుఫానులు సందర్భంగా కూడా కాళ్లు సంకోచించడం ఆయన గుర్తించాడు.[8] దీని తరువాత పలు సంవత్సరాలకు గాల్వానీ ఒక విద్యుత్ బాహ్య మూలాన్ని ఉపయోగించకుండా సంకోచాన్ని ఉత్పత్తి చేయడం కనిపెట్టాడు. 1791లో ఆయన "యానిమల్ ఎలక్ట్రిసిటీ" (జంతు విద్యుత్) పై ఒక నివేదికను ప్రచురించాడు.[9] కప్ప కాలు (FL-ఫ్రాగ్స్ లెగ్) మరియు ఒకదానితో ఒకటి మరియు కప్ప కాలును తాకుతున్న రెండు వేర్వేరు లోహాలు A మరియు Bలతో రూపొందించబడిన A-FL-B-A-FL-B... అనే ఒక విద్యుత్ వలయాన్ని (ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్) ఆయన సృష్టించాడు. ఆధునిక పరిభాషలో చెప్పాలంటే, కప్ప కాలు ఎలక్ట్రోలైట్ (విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థం) మరియు సెన్సార్ (సంవేదకి) రెండింటిగా, లోహాలు ఎలక్ట్రోడ్లుగా (విద్యుత్ దండం) పనిచేస్తాయి. కప్ప మరణించినప్పటికీ, దాని కాళ్లు లోహాలను తాకించినప్పుడు సంకోచించడం ఆయన గుర్తించాడు.
ఏడాది తిరిగేలోగానే, వోల్టా కప్ప కాలు స్థానంలో ఈ విద్యుత్ వలయంలో ఉప్పు నీటిలో ముంచిన కార్డ్‌బోర్డ్‌ను ఉపయోగించవచ్చని, కప్ప యొక్క కండర స్పందనను మరో రకమైన విద్యుత్ శోధన ద్వారా గుర్తించవచ్చని కనిపెట్టాడు. విద్యుత్ ఆవేశం మరియు విద్యుత్ పొటన్షియల్ యొక్క ప్రమాణాలు అవసరమైన కెపాసిటెన్స్ (క్షమశీలి) యొక్క స్థిరవిద్యుత్ లక్షణాన్ని ఆయన అప్పటికే అధ్యయనం చేశాడు. ఈ అనుభవంతో, వోల్టా తన యొక్క గాల్వనిక్ సెల్ వ్యవస్థను నిర్మిస్తున్న సందర్భంగా విద్యుత్ ఆవేశాన్ని కనిపెట్టాడు. ఉత్సర్గం (డిశ్చార్జ్) కాని ఒక ఘటం యొక్క రెండు ధ్రువముల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదాన్ని దాని యొక్క విద్యుచ్ఛాలక బలం (emf) గా పిలుస్తారు. మరియు దీనికి కూడా విద్యుత్ పొటన్షియల్ కి ఉపయోగించే ప్రమాణాలనే ఉపయోగిస్తారు. వోల్టాకు గౌరవసూచకంగా, ఈ రెండింటిని వోల్టేజ్ అని పిలిచి, వోల్ట్ ప్రమాణాలలో కొలుస్తారు.1800 లో, వోల్టా శ్రేణి సంధానంలో (అనగా వాటిని ఒకదానితో ఒకటి శ్రేణిలో) అనేక వోల్టాయిక్ ఘటాలను అమర్చి బ్యాటరీని సృష్టించాడు. ఇలా చేయటం వలన విద్యుచ్ఛాలక బలం వృద్ధి అయినది.[10] ఒక 32-ఘటాల శ్రేణి సంధానం ఫలితంగా సుమారుగా 50 వోల్ట్‌ల వోల్టేజ్‌ను సృష్టించింది.[11] ఐరోపాలోని అనేక ప్రాంతాల్లో బ్యాటరీలను ఇప్పటికీ పైల్‌లుగా పిలవడం కొనసాగుతుంది.[12][13]
ఈ వోల్టేజ్ రసాయన చర్యల వలన సృష్టించబడుతుందని వోల్టా గుర్తించలేకపోయాడు. ఆయన తన ఘటాలను ఒక అపరిమిత శక్తి మూలంగా భావించాడు.[14] అనుబంధ రసాయన ప్రభావాలను (ఉదాహరణకు క్షయం) చాలా తక్కువస్థాయి ప్రతిబంధకంగా సూచించాడు, అయితే ఈ రసాయన చర్యలను తప్పించలేని పరిణామంగా 1834లో మైకేల్ ఫెరడే నిరూపించాడు.[15] ఫారడే, కాటయాన్లు (ధనావేశ అయాన్లు) కాథోడ్ (ఋణధ్రువం) చేత ఆకర్షించబడాయి,[16] మరియు ఆనయాన్లు (ఋణావేశ అయన్లు)యానోడ్ (ధనధ్రువం) చేత ఆకర్షించబడతాయని ప్రతిపాదించాడు.[17]
ప్రారంభ బ్యాటరీలను ఎక్కువగా ప్రయోగాత్మక ప్రయోజనాల కోసం తయారు చేసినప్పటికీ, ఆచరణలో వాటి వోల్టేజ్‌లలో హెచ్చుతగ్గులు కనిపించాయి మరియు చాలా కాలంపాటు అవి పెద్దమొత్తంలో కరెంట్‌ను (విద్యుత్ ప్రవాహం) అందించలేకపోయాయి. తరువాత, 1836లో డేనియల్ ఘటంతో బ్యాటరీలు మరింత ఆధారపడదగిన కరెంట్‌లను అందించాయి మరియు స్థిర పరికరాల్లో ఉపయోగించేందుకు వీటిని పరిశ్రమల్లోకి స్వీకరించడం జరిగింది, ముఖ్యంగా విద్యుత్ సరఫరా వ్యవస్థలు అందుబాటులోలేని కారణంగా, టెలిగ్రాఫ్ నెట్‌వర్క్‌ల్లో ఇవి విద్యుత్‌కు ఆచరణీయ మూలంగా ఉపయోగపడ్డాయి.[18] ఈ వెట్ సెల్స్ (ద్రవ విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థాలు ఉన్న ఘటాలు) లో ద్రవ విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థాలను ఉపయోగిస్తాయి, వీటిని సరిగా నిర్వహించనట్లయితే, అవి కారిపోయే ప్రమాదం ఉంది. అనేక బ్యాటరీలకు వాటి భాగాలను ఉంచేందుకు గాజు పాత్రలను ఉపయోగించేవారు, ఇవి కూడా పగిలిపోయేందుకు ఎక్కువ అవకాశం ఉంటుంది. ఈ అంశాలు ద్రవ విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థాలు ఉన్న ఘటాలను వహనీయ అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించడానికి ప్రతికూలంగా మారాయి. 19వ శతాబ్దం ముగిసే సమయంలో, ద్రవ విద్యుద్విశ్లేష్య రహిత ఘటాలు (నిర్జల ఘటాలు) కనిపెట్టబడ్డాయి, వీటిలో ద్రవ విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థం స్థానంలో ఒక అంజనాన్ని (ముద్ద) ఉపయోగించారు, దీని ద్వారా వహనీయ విద్యుత్ పరికరాల తయారీ సాధ్యపడింది.[19]
ఈ తరువాత నుంచి వహనీయత మరియు అనేక రకాల ప్రయోజనాలు అందించడం ద్వారా బ్యాటరీలు బాగా ప్రాచుర్యం పొందాయి.[20]
బ్యాటరీలు ఏ విధంగా పనిచేస్తాయి

రసాయన శక్తిని నేరుగా విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే ఒక పరికరాన్ని "బ్యాటరీ" అంటారు.[21] దీనిలో అనేక వోల్టాయిక్ ఘటాలు ఉంటాయి. ప్రతి వోల్టాయిక్ ఘటం ఆనయాన్‌లు మరియు కాటయాన్‌లు కలిగిన ఒక వాహక విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థం ద్వారా శ్రేణిలో కలపబడిన రెండు అర్ధ ఘటాలు కలిగి ఉంటుంది. ఒక అర్ధ ఘటం విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థం (ఎలక్ట్రోలైట్) మరియు ఆనయాన్‌లు (ఋణాత్మక ఆవేశం ఉన్న అయాన్‌లు) ఆకర్షించబడే ఎలక్ట్రోడ్ లు కలిగివుంటుంది. దీనిని యానోడ్ లేదా ఋణాత్మక ఎలక్ట్రోడ్ అని అంటారు. రెండో అర్ధ-భాగం ఎలక్ట్రోలైట్ మరియు కాటయాన్లు (ధనాత్మక ఆవేశం ఉన్న అయాన్‌లు) ఆకర్షించబడే ఎలక్ట్రోడ్ కలిగి ఉంటుంది, దీనిని కాథోడ్ లేదా ధనాత్మక ఎలక్ట్రోడ్ అంటారు. బ్యాటరీని శక్తివంతం చేసే క్షయకరణ చర్యలో, కాథోడ్ వద్ద కాటయాన్‌లకు క్షయకరణ (ఎలక్ట్రాన్‌ల జోడింపు) జరుగుతుంది. ఇదిలా ఉంటే యానోడ్ వద్ద ఆనయాన్‌లకు ఆక్సీకరణము (ఎలక్ట్రాన్‌ల తొలగింపు) జరుగుతుంది.[22] ఎలక్ట్రోడ్‌లు ఒకదానితో ఒకటి కలపబడి ఉండనప్పటికీ, అవి ఒక విద్యుద్విశ్లేష్యం ద్వారా విద్యుత్ అనుసంధానం చేయబడి ఉంటాయి. అనేక ఘటాలు వివిధ ఎలక్ట్రోలైట్‌లతో రెండు అర్ధ-ఘటాలను ఉపయోగిస్తాయి. ప్రతి అర్ధ-ఘటం ఒక పాత్రలో ఉంటుంది. వేరుచేసే పరికరం అయాన్ల పయనానికి సచ్ఛిద్రమై ఉంటుంది. అయితే పెద్ద పరిమాణంలో ఎలక్ట్రోలైట్‌లను కలవకుండా నిరోధిస్తుంది.
ప్రతి అర్ధ ఘటానికి విద్యుచ్ఛాలక బలం (emf) ఉంటుంది. ఘటం అంతర్గత భాగం నుంచి వెలుపలి భాగానికి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కలిగించే సామర్థ్యంతో దీనిని గుర్తిస్తారు. మొట్టమొదట emf ను గుర్తించిన వోల్టా ప్రతిపాదన ప్రకారం, రెండు అర్ధ-ఘటాల emf ల మధ్య వ్యత్యాసాన్ని ఘటం యొక్క సగటు emf గా పరిగణిస్తారు.[11] అందువలన, ఎలక్ట్రోడ్‌లకు 






E



1




{\displaystyle {\mathcal {E}}_{1}}

 మరియు 






E



2




{\displaystyle {\mathcal {E}}_{2}}

 emf లు ఉంటే, సగటు emf 






E



2


−



E



1




{\displaystyle {\mathcal {E}}_{2}-{\mathcal {E}}_{1}}

 అవుతుంది; మరో రకంగా చెప్పాలంటే, అర్ధ-చర్య ల యొక్క క్షయకరణ పొటెన్షియల్ మధ్య వ్యత్యాసాన్ని నికర emf అంటారు.[23]
ఒక ఘటం యొక్క అంత్య భాగాలవ్యాప్తంగా విద్యుత్ చోదక శక్తి లేదా 





Δ

V

b
a
t






{\displaystyle \displaystyle {\Delta V_{bat}}}

ను అంత్య భాగ పొటెన్షియల్ భేదం అంటారు. దీనిని వోల్ట్ లలో కొలుస్తారు.[24] ఛార్జ్ (ఆవిష్ట) లేదా డిచ్ఛార్జ్ (ఉత్సర్గం) అవుతున్న ఒక ఘటం యొక్క అంత్య భాగ వోల్టేజ్‌ను అసంపూర్ణ విద్యుత్ వలయ వోల్టేజ్గా పిలుస్తారు మరియు ఇది ఘటం యొక్క emf ను సమానం చేస్తుంది. అంతర్గత నిరోధం కారణంగా,[25] డిచ్ఛార్జ్ అవుతున్న ఒక ఘటం యొక్క అంత్య భాగ వోల్టేజ్ పరిమాణం అసంపూర్ణ విద్యుత్ వలయ వోల్టేజ్ (ఓపెన్-సర్క్యూట్ వోల్టేజ్) కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, ఛార్జ్ అవుతున్న ఘటం యొక్క అంత్య భాగ వోల్టేజ్ అసంపూర్ణ విద్యుత్ వలయ వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.[26] ఒక ఉత్తమ ఘటానికి విస్మరించదగిన స్థాయిలో అతి తక్కువ అంతర్గత నిరోధం ఉంటుంది, అందువలన నిస్త్రాణమయ్యే వరకు ఇది ఒక స్థిర అంత్య భాగ వోల్టేజ్ (టెర్మినల్ వోల్టేజ్) 





E




{\displaystyle {\mathcal {E}}}

ను కలిగివుంటుంది, తరువాత వోల్టేజ్ సున్నాకు పడిపోతుంది. ఇటువంటి ఒక ఘటం 1.5 వోల్ట్‌లతో నిర్వహించబడి మరియు దానిలో ఒక కులూంబ్ ఆవేశం నిల్వ ఉన్నట్లయితే, అది పూర్తిగా నిస్త్రాణమయ్యే సమయానికి 1.5 జౌళ్ల పనిచేస్తుంది.[24] వాస్తవ ఘటాల్లో, అంతర్గత నిరోధం డిచ్ఛార్జ్ వలన పెరుగుతుంది,[25] అసంపూర్ణ విద్యుత్ వలయ వోల్టేజ్ కూడా డిచ్ఛార్జ్ కారణంగా తగ్గుతుంది. కాలంతో పోల్చి వోల్టేజ్ మరియు నిరోధాలను గ్రాఫ్‌పై పెట్టినట్లయితే, వచ్చే గ్రాఫ్‌లు వక్రరూపంలో ఉంటాయి. రసాయన శాస్త్రం మరియు పాటించిన అంతర్గత అమరిక ఆధారంగా వక్రం యొక్క ఆకారం మారుతుంది.[27]
పైన పేర్కొన్న విధంగా, ఘటాల యొక్క అంత్యభాగాలవ్యాప్తంగా అభివృద్ధి చెందిన వోల్టేజ్ దాని యొక్క ఎలక్ట్రోడ్‌లు మరియు ఎలక్ట్రోలైట్‌ల యొక్క రసాయన చర్యల నుంచి విడుదలైన శక్తిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఆల్కలీన్ మరియు కార్బన్-జింక్ ఘటాలు వివిధ రసాయన ప్రక్రియలు ఉపయోగిస్తాయి, అయితే వీటికి సుమారుగా సమానంగా 1.5 వోల్ట్‌ల emf ఉంటుంది. ఇదే విధంగా NiCd మరియు NiMH ఘటాలు వివిధ రసాయన ప్రక్రియలను కలిగివుంటాయి. అయితే వీటికి సుమారుగా సమానమైన 1.2 వోల్ట్‌ల emf ఉంటుంది.[28] మరోవైపు లిథియం సమ్మేళనాల చర్యల్లో అధిక విద్యుత్‌రసాయన శక్తి (ఎలక్ట్రోకెమికల్ పొటన్షియల్) మార్పులు లిథియం ఘటాలకు 3 వోల్ట్‌లు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ emfలను అందిస్తాయి.[29]
బ్యాటరీల యొక్క విభాగాలు మరియు రకాలు

బ్యాటరీలను రెండు విస్తృత విభాగాలుగా వర్గీకరించవచ్చు, ప్రతి విభాగంలో ప్రయోజనాలు మరియు ప్రతికూలతలు రెండూ ఉన్నాయి.[30]
ప్రాథమిక బ్యాటరీలు (ప్రైమరీ బ్యాటరీలు) తిరిగి పొందడానికి వీలులేకుండా (ఆచరణీయత పరిధుల్లో) రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తాయి. రియాక్టెంట్‌ల (రసాయన చర్య ప్రారంభానికి అవసరమయ్యే రసాయన పదార్థం) సరఫరా నిలిచిపోయిన తరువాత, విద్యుత్ పరంగా శక్తిని బ్యాటరీలో పునరుద్ధరించే అవకాశం ఉండదు.[31]
ద్వితీయ శ్రేణి (సెకండరీ) బ్యాటరీలను తిరిగి ఛార్జ్ చేయవచ్చు; అంటే ఘటానికి విద్యుత్ శక్తి సరఫరా చేయడం ద్వారా రసాయన చర్యలను తిరిగి ప్రారంభించవచ్చు, తద్వారా అసలు సంవిధానాన్ని పునరుద్ధరించబడుతుంది.[32]
చారిత్రాత్మకంగా, కొన్ని రకాల ప్రాథమిక బ్యాటరీలను వాటిలో రసాయన చర్య ద్వారా నిర్వీర్యమైన భాగాలను మార్చడం ద్వారా పునరుద్ధరించారు. దీనికి టెలిగ్రాఫ్ సర్క్యూట్‌లను ఒక ఉదాహరణగా చెప్పవచ్చు.[33] క్రియాశీల పదార్థాల విచ్ఛేదన, ఎలక్ట్రోలైట్ నష్టం మరియు అంతర్గత క్షయం కారణంగా ద్వితీయ శ్రేణి బ్యాటరీలను నిరవధికంగా తిరిగి ఛార్జ్ చేయడం సాధ్యపడదు.
ప్రాథమిక బ్యాటరీలు
ప్రాథమిక బ్యాటరీలు తయారు చేసిన వెంటనే విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి. పునర్వినియోగపరచలేని బ్యాటరీలను ఒకసారి ఉపయోగించి పారవేసేందుకు ఉద్దేశించి తయారు చేస్తారు. తక్కువ విద్యుత్ ప్రవాహం అవసరమున్న చిన్న పరికరాల్లో సాధారణంగా వీటిని ఉపయోగిస్తున్నారు. అంతేకాకుండా అంతరాయంతో మాత్రమే లేదా ఒక ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ మూలానికి దూరంగా వీటిని ఉపయోగిస్తున్నారు, అంటే ఇతర విద్యుత్ శక్తి అంతరాయంతో అందుబాటులో ఉండే అలారం మరియు సమాచార ప్రసార వలయాల్లో వీటి ఉపయోగాన్ని గమనించవచ్చు. పునర్వినియోగపరచలేని ప్రాథమిక ఘటాలను తిరిగి ఛార్జ్ చేయలేము. ఎందుకంటే వీటిలో రసాయన చర్యలను సులభంగా తిరిగి పూర్వస్థితికి తీసుకురాలేము మరియు క్రియాశీల పదార్థాలు వాటి అసలు రూపంలోకి రాకపోవచ్చు. బ్యాటరీ తయారీదారులు ప్రాథమిక బ్యాటరీలను తిరిగి ఛార్జ్ చేయవద్దని సిఫార్సు చేస్తారు.[34]
పునర్వినియోగపరచలేని బ్యాటరీల్లో సాధారణ రకాలు ఏమిటంటే జింక్-కార్బన్ బ్యాటరీలు మరియు ఆల్కలీన్ బ్యాటరీలు. సాధారణంగా, వీటికి తిరిగి ఛార్జ్ చేయదగిన బ్యాటరీల కంటే అధిక శక్తి సాంద్రతలు ఉంటాయి,[35] 75 ఓమ్‌లు (75 Ω) పరిధిలోని లోడ్‌లతో ఉన్న అధిక-ప్రవాహ అనువర్తనాల్లో పునర్వినియోగపరచలేని బ్యాటరీలు సరిగ్గా పనిచేయలేవు.[30]
ద్వితీయ శ్రేణి బ్యాటరీలు
ద్వితీయ శ్రేణి బ్యాటరీలను ఉపయోగించడానికి ముందుగా తప్పనిసరిగా ఛార్జ్ చేయాలి: వీటిని సాధారణంగా క్రియారహిత స్థితిలో ఉన్న క్రియాశీల పదార్థాలతో తయారు చేశారు. తిరిగి ఛార్జ్ చేయదగిన బ్యాటరీలు లేదా సెకండరీ ఘటాలు విద్యుత్ ప్రవాహం ద్వారా రీఛార్జ్ చేయవచ్చు, వీటిని ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు జరిగే రసాయన చర్య లను ఈ విద్యుత్ ప్రవాహం పూర్వస్థితికి తీసుకొస్తుంది. తగిన విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సరఫరా చేసే పరికరాలను ఛార్జర్లు లేదా రీఛార్జర్లు అని పిలుస్తారు.
తిరిగి ఛార్జ్ చేయదగిన బ్యాటరీ యొక్క ప్రారంభ రూపం లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీ.[36] ఈ బ్యాటరీలో మూతలేని పాత్రలో ద్రవాన్ని ఉంచుతారు, ఈ బ్యాటరీని నిలువుగా ఉంచాల్సిన అవసరం ఉంది. మితిమీరి ఛార్జ్ చేసిన సందర్భంగా బ్యాటరీల నుంచి ఉత్పత్తి అయ్యే హైడ్రోజన్ వాయువును సురక్షితంగా బయటకు పంపించేందుకు బాగా గాలి ఆడే ప్రదేశంలో దీనిని ఉంచాలి. లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీ సరఫరా చేసే విద్యుత్ శక్తి పరిమాణం బాగా ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఇదిలా ఉంటే, తక్కువ తయారీ వ్యయం మరియు అధిక విద్యుత్ ప్రవాహ స్థాయిల వలన ఇది ఒక పెద్ద సామర్థ్యం (సుమారుగా 10Ahకుపైగా) అవసరమైన చోట సాధారణ ఉపయోగంలోకి స్వీకరించబడింది. బరువు మరియు సులభ నిర్వహణకు సంబంధించి దీని విషయంలో ప్రతికూలతలు ఉన్నాయి.
లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీ యొక్క ఒక సాధారణ రూపం ఆధునిక కారు బ్యాటరీ, ఇది 450 ఆంపియర్ల గరిష్ఠ విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని అందించగలదు.[37] లిక్విడ్ ఎలక్ట్రోలైట్ బ్యాటరీ యొక్క ఆధునిక రకం మూసివున్న వాల్వ్ రెగ్యులేటెడ్ లెడ్ యాసిడ్ (VRLA- కవాట నియంత్రిత లెడ్ యాసిడ్) బ్యాటరీ, ఇది ఆటోమొబైల్ పరిశ్రమలో లెడ్ యాసిడ్ వెట్ సెల్‌కు ప్రత్యామ్నాయంగా విస్తృత ఉపయోగంలోకి వచ్చింది. VRLA బ్యాటరీ ఒక స్థిరమైన సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లము విద్యుద్విశ్లేష్యాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. ఇది కారిపోయే (లీకేజ్) అవకాశాన్ని తగ్గించడంతోపాటు, షెల్ఫ్ జీవితకాలాన్ని పెంచుతుంది.[38] VRLA బ్యాటరీలు సాధారణంగా ఈ కింది రెండు రకాల్లో స్థిరీకరించిన ఎలక్ట్రోలైట్‌ను కలిగివుంటాయి:
జెల్ బ్యాటరీలు (లేదా "జెల్ సెల్") కారిపోవడాన్ని నిరోధించేందుకు ఒక పాక్షిక-ఘన ఎలక్ట్రోలైట్‌ను కలిగివుంటుంది.
అబ్జార్బ్‌డ్ గ్లాస్ మ్యాట్ (AGM) బ్యాటరీలు ఒక ప్రత్యేక ఫైబర్‌గ్లాస్ మ్యాట్‌లో ఎలక్ట్రోలైట్‌ను కలిగివుంటాయి.
ఇతర చిన్న తిరిగి ఛార్జ్ చేయదగిన బ్యాటరీల్లో అనేక ద్రవ విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థరహిత ఘట రకాలు ఉన్నాయి. ఇవి పూర్తిగా మూసివేయబడిన భాగాలుగా ఉంటాయి. అందువలన ఇవి మొబైల్‌ ఫోన్లు మరియు ల్యాప్‌టాప్ కంప్యూటర్‌]]లు వంటి పరికరాల్లో ఉపయోగకరంగా ఉంటాయి. ఈ రకమైన ఘటాలకు (విద్యుత్ సాంద్రత మరియు వ్యయం పెరిగే క్రమంలో) నికెల్-కాడ్మియం (NiCd), నికెల్-జింక్ (NiZn), నికెల్ మెటల్ హైడ్రైడ్ (NiMH) మరియు లిథియం-అయాన్ (Li-ion) ఘటాలను ఉదాహరణలుగా చెప్పవచ్చు.[39] చాలా వరకు, Li-ion బ్యాటరీలు తిరిగి ఛార్జ్ చేయదగిన నిర్జల ఘటం మార్కెట్‌లో అత్యధిక వాటా కలిగివున్నాయి.[2] ఇదిలా ఉంటే, అనేక అనువర్తనాల్లో అధిక సామర్థ్యం కారణంగా NiCd స్థానాన్ని NiMH బ్యాటరీలు ఆక్రమించాయి, అయితే NiCd బ్యాటరీలను ఇప్పటికీ విద్యుత్ సాధనాలు, టు-వే రేడియోలు మరియు వైద్య పరికరాల్లో ఉపయోగిస్తున్నారు.[2] NiZn బ్యాటరీలు అనేవి కొత్తగా అందుబాటులోకి వచ్చిన ఒక సాంకేతిక పరిజ్ఞానం, ఇవి ఇప్పటికీ వ్యాపారపరంగా నిలదొక్కుకోవాల్సి ఉంది.
ఇటీవలి పరిణామాలు ఏమిటంటే, USBCELL క్రియను కూడా చేర్చి, ఒక అంతర్నిర్మిత చేసిన ఛార్జర్, AA ఫార్మాట్‌లో USB కనెక్టర్‌తో బ్యాటరీలు తయారు చేయబడుతున్నాయి, ఛార్జర్ లేకుండా USB పోర్ట్‌తో అనుసంధానం చేయడం ద్వారా బ్యాటరీని ఛార్చి చేసేందుకు USB కనెక్టర్ వీలు కల్పిస్తుంది,[40] మరియు రవాణాకు ముందుగానే ఘటాలను ఛార్జ్ చేసే హైబ్రియో,[41] రెసైకో,[42] మరియు ఎనెలూప్,[43] వంటి కనిష్ట స్వీయ-ఉత్సర్గ (LSD-లో సెల్ఫ్ డిచ్ఛార్జ్) మిశ్రమ రసాయన ప్రక్రియలను కూడా బ్యాటరీలకు ఉపయోగిస్తున్నారు.
బ్యాటరీ ఘట రకాలు
వర్తింపజేసిన రసాయన ప్రక్రియలు మరియు ఎంచుకున్న నమూనా ఆధారంగా అనేక సాధారణ విద్యుత్ రసాయన ఘటాలు అందుబాటులో ఉన్నాయి. గాల్వనిక్ ఘటాలు, ఎలక్ట్రోలైటిక్ ఘటాలు, ఇంధన ఘటాలు, ప్రవాహ ఘటాలు మరియు వోల్టాయిక్ పైల్‌లను వీటిలో వైవిధ్యాలుగా చెప్పవచ్చు.[44]
ద్రవ విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థసహిత ఘటం
ద్రవ విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థసహిత ఘటం (వెట్ సెల్) లో ఒక ద్రవ విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థం ఉంటుంది. అన్ని అంతర్గత భాగాలు ద్రవంలో మునిగి ఉంటాయి కాబట్టి ఫ్లడెడ్ సెల్ లేదా చర్య సందర్భంగా ఉత్పత్తి ఆయిన వాయువులు గాలిలో కలుస్తాయి కాబట్టి వెంటెడ్ సెట్ అనే పేర్లను కూడా వీటిని పిలిచేందుకు ఉపయోగిస్తారు. విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థరహిత ఘటాలు (నిర్జల ఘటాలు) కు వెట్ సెల్స్ పూర్వగాములుగా ఉన్నాయి. విద్యుత్ రసాయన శాస్త్రం గురించి తెలుసుకునేందుకు ఇవి ఒక అభ్యాస సాధనంగా ఉపయోగపడుతున్నాయి. విద్యుత్ రసాయన ఘటాలు ఏ విధంగా పనిచేస్తాయో ప్రదర్శించేందుకు వెట్ సెల్‌ను తరచుగా బీకర్స్ వంటి సాధారణ ప్రయోగశాల పరికరాలతో నిర్మిస్తారు. ఒక నిర్దిష్ట రకానికి చెందిన వెట్ సెల్‌ను సాంద్రీకరణ ఘటం (కాన్సన్‌ట్రేషన్ సెల్)గా గుర్తిస్తారు, క్షయాన్ని అర్థం చేసేందుకు ఇది ఉపయోగంగా ఉంది. వెట్ సెల్స్‌ను ప్రాథమిక ఘటాలు (తిరిగి ఛార్జ్ చేయలేని ఘటాలు) లేదా ద్వితీయ శ్రేణి ఘటాలు (తిరిగి ఛార్జ్ చేయగల ఘటాలు) రెండు విభాగాల్లోనూ గుర్తించవచ్చు. వెట్ సెల్స్ రకానికి చెందిన డేనియల్ సెల్ వంటి అన్ని ఆచరణలో ఉన్న ప్రాథమిక బ్యాటరీలను ఒక తెరిచివున్న గాజు పాత్రలో నిర్మిస్తారు. లెక్లాన్చ్ ఘటం, గ్రోవ్ ఘటం, బున్సెన్ ఘటం, క్రోమిక్ ఆమ్ల ఘటం, క్లార్క్ ఘటం మరియు వెస్టోన్ ఘటం తదితరాలను ఇతర ప్రధాన వెట్ సెల్స్‌గా చెప్పవచ్చు. లెక్లాన్చ్ ఘటం విధానాన్ని మొట్టమొదటి డ్రై సెల్‌లను తయారు చేసేందుకు స్వీకరించారు.
వెట్ సెల్‌లను ఇప్పటికీ ఆటోమొబైల్ బ్యాటరీల్లో ఉపయోగిస్తున్నారు, పరిశ్రమలో స్విచ్‌గేర్కు అత్యవసర శక్తి కోసం, టెలీకమ్యూనికేషన్ లేదా భారీ నిరంతర విద్యుత్ సరఫరాలకు వీటిని ఉపయోగించడం జరుగుతుంది, అయితే అనేక ప్రదేశాల్లో జెమ్ సెల్ ఉన్న బ్యాటరీలను వీటికి బదులుగా ఉపయోగిస్తున్నారు. ఈ అనువర్తనాలు సాధారణంగా లెడ్-యాసిడ్ లేదా నికెల్-కాడ్మియం ఘటాలను ఉపయోగిస్తున్నాయి.
ద్రవ విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థరహిత ఘటం

డ్రై సెల్ (ద్రవ విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థరహిత ఘటం)లో ఒక ముద్దలో స్థిరీకరించబడిన ఎలక్ట్రోలైట్ ఉంటుంది, ముద్దలోని తగిన తేమ మాత్రమే విద్యుత్ ప్రవాహానికి వీలు కల్పిస్తుంది. వెట్ సెల్‌కు విరుద్ధంగా, ఈ బ్యాటరీని ఎటువంటి స్థానంలో ఉంచి అయినా ఉపయోగించవచ్చు, తలక్రిందులు చేసినందు వలన ఒలికిపోయే అవకాశం ఉండదు.
డ్రై సెల్ యొక్క ఎలక్ట్రోలైట్ వాస్తవానికి పూర్తిగా తేమ లేకుండా ఉండదు, అయితే ఇది పనిచేసేందుకు కొంత తేమ అవసరం అవుతుంది, తలక్రిందులు చేసినప్పుడు లేదా నిర్లక్ష్య నిర్వహణ కారణంగా దీని నుంచి ద్రవ పదార్థం కారిపోయే లేదా బొట్లు కారే అవకాశం లేదు. అందువలన ఇది చిన్న ఎలక్ట్రిక్ పరికరాలకు బాగా సరిపోతుంది. పోల్చిచూసినప్పడు, మొట్టమొదటి వెట్ సెల్‌లు పెళుసైన గాజు పాత్రల్లో పై నుంచి సీసపు కడ్డీలు వేలాడుతున్న అమరికను కలిగివుంటాయి, ద్రవం బయటకు రాకుండా నిరోధించేందుకు దానిని చాలా జాగ్రత్తగా నిర్వహించాల్సి ఉంటుంది. తలక్రిందులు చేసిన వెట్ సెల్ నుంచి ద్రవం బయటకు వస్తుంది, అదే డ్రై సెల్ నుంచి అయితే అటువంటి అవకాశం ఉండదు. జెల్ బ్యాటరీ అభివృద్ధి చేసే వరకు, లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలు నిర్జల ఘటం అందించే భద్రత మరియు వశ్యతను అందించలేకపోయాయి.
ఒక జింక్-కార్బన్ బ్యాటరీని సాధారణ డ్రై సెల్ బ్యాటరీగా చెప్పవచ్చు, ఇది డ్రై లెక్లాంచీ ఘటంగా పిలిచే ఒక ఘటాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఆల్కలీన్ బ్యాటరీ మాదిరిగానే నామమాత్రపు వోల్టేజ్‌ తో, అంటే 1.5 వోల్ట్ ల నామమాత్రపు వోల్టేజ్‌తో ఉంటుంది. (ఇవి రెండు ఒకే జింక్-మాంగనీస్ డయాక్సైడ్ సమ్మేళనాన్ని ఉపయోగిస్తాయి).
ప్రామాణిక డ్రై సెల్‌లో సాధారణంగా ఒక స్థూపాకార ఘటం రూపంలో ఒక జింక్ యానోడ్ (ఋణాత్మక ధ్రువం), మధ్య కడ్డీ రూపంలో కార్బన్ కాథోడ్ (ధనాత్మక ధ్రువం) ఉంటాయి. దీనిలో జింక్ యానాడ్‌కు తరువాత ముద్ద రూపంలో ఉండే అమ్మోనియం క్లోరైడ్ ఎలక్ట్రోలైట్‌గా పనిచేస్తుంది. ఎలక్ట్రోలైట్ మరియు కార్బన్ కాథోడ్ మధ్య ఉండే మిగిలిన ఖాళీలో అమ్మోనియం క్లోరైడ్ మరియు మాంగనీస్ డయాక్సైడ్‌లతో కూడిన రెండో ఖమీరం (ముద్ద) ఉంటుంది, ఇక్కడ మాంగనీస్ డయాక్సైడ్ ఒక డిపోలరైజర్గా పనిచేస్తుంది. అధిక శక్తివంతమైన బ్యాటరీలుగా పిలిచే కొన్ని ఆధునిక బ్యాటరీల్లో అమ్మోనియం క్లోరేడ్ స్థానంలో జింక్ క్లోరైడ్ను ఉపయోగిస్తున్నారు.
మాల్టెన్ సాల్ట్
మాల్టెన్ సాల్ట్ బ్యాటరీ (కరిగించిన ఉప్పు ఘటం) అనేది ఒక ప్రాథమిక లేదా ద్వితీయ శ్రేణి బ్యాటరీగా ఉంటుంది, ఇది కరిగించిన ఉప్పును దాని యొక్క ఎలక్ట్రోలైట్‌గా ఉపయోగించుకుంటుంది. శక్తి సాంద్రత మరియు విద్యుత్ సాంద్రత వలన ఇవి ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల్లో ఉపయోగకరంగా ఉన్నాయి, ఉష్ణాన్ని నిలిపి ఉంచేందుకు వాటిని జాగ్రత్తగా సంలగ్న పరచాలి.
రిజర్వ్
రిజర్వ్ బ్యాటరీని సుదీర్ఘకాలంపాటు భద్రపరచవచ్చు, దీనిలో అంతర్గత భాగాలను ఏర్పాటు చేయడం ద్వారా (సాధారణంగా ఎలక్ట్రోలైట్‌లను) క్రియాశీలపరచవచ్చు. ఉదాహరణకు, ఒక ఎలక్ట్రిక్ ఫ్యూజ్ కోసం బ్యాటరీని ఒక గన్ ప్రభావం ద్వారా మరియు ఫ్యూజ్ సర్క్యూట్‌లలో బ్యాటరీని ఉత్తేజపరిచేందుకు మరియు విద్యుత్ ప్రసరింపజేసేందుకు ఎలక్ట్రోలైట్ క్యాప్స్యూల్‌ను (గొట్టాన్ని) పగలగొట్టడం ద్వారా క్రియాశీల పరచవచ్చు. రిజర్వ్ బ్యాటరీలు సాధారణంగా సుదీర్ఘకాలపు నిల్వ (సంవత్సరాలు) సామర్థ్యంతో అతితక్కువ సేవా జీవితకాలంతో రూపొందించబడతాయి (సెకన్లు లేదా నిమిషాలు).
బ్యాటరీ సెల్ పనితీరు
అంతర్గత రసాయన చర్యలు, విద్యుత్ ప్రవాహం మరియు ఉష్ణోగ్రత వంటి అనేక కారకాల కారణంగా లోడ్ చక్రం, ఛార్జ్ చక్రం మరియు జీవితకాలంపై ఆధారపడి బ్యాటరీ యొక్క లక్షణాలు మారుతుంటాయి.
బ్యాటరీ సామర్థ్యం మరియు ఉత్సర్గం

బ్యాటరీ యొక్క సామర్థ్యం అనగా అందులో నిల్వ ఉన్న ఆవేశం. విద్యుద్విశ్లేష్యం మరియు ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థ పరిమాణం పెరిగేకొద్ది ఘటం యొక్క సామర్థ్యం కూడా పెరుగుతుంది. ఒక చిన్న ఘటం పెద్ద ఘటం కన్నా తక్కువ సామర్థ్యం కలిగి ఉంటుంది. ఎందువలనంటే ఘటంలో గల రసాయన చర్యలు, బ్యాటరీ సామర్థ్యం అనునవి ఉత్సర్గ పరిస్థితులు (విద్యుత్ ప్రవాహ పరిమాణం), బ్యాటరీ యొక్క టెర్మినల్ లమధ్య విద్యుచ్ఛాలక బలం, ఉష్ణోగ్రత మరియు ఇతర అంశాల పై ఆధారపది ఉంటాయి.[45][45] బ్యాటరీ యొక్క అందుబాటులో ఉన్న సామర్థ్యం దాని యొక్క ఉత్సర్గ రేటుపై ఆధారపడి ఉంటుంది.[46] ఒక బ్యాటరీ చాలా వేగంగా డిచ్ఛార్జ్ అయిపోతుంటే, అందుబాటులో ఉన్న సామర్థ్యం ఊహించిన దానికంటే తక్కువగా ఉంటుంది.
ఒక కొత్త బ్యాటరీ 20 గంటలపాటు 68 F° (20 C°) వద్ద సరఫరా చేయగలిగిన గరిష్ఠ స్థిర విద్యుత్ ప్రవాహంతో 20 గంటలను గుణించగా వచ్చిన ఫలితాన్ని సాధారణంగా బ్యాటరీపై బ్యాటరీ తయారీదారులు బ్యాటరీ సామర్థ్యంగా పేర్కొంటారు, ఇది ఘటానికి ముందుగా గుర్తించిన అంత్య భాగ వోల్టేజ్‍‌ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. 100 A.h సామర్థ్యం గల బ్యాటరీ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద 20 గంటలపాటు 5 A విద్యుత్‌ను సరఫరా చేస్తుంది. ఇదిలా ఉంటే, బ్యాటరీ 50 A వద్ద డిచ్ఛార్జ్ అవుతుంటే, దీనికి తక్కువ దృశ్యమాన సామర్థ్యం ఉంటుంది.[47]
ఒక లెడ్ యాసిడ్ బ్యాటరీ యొక్క విద్యుత్ ప్రవాహం, డిచ్ఛార్జ్ సమయం మరియు సామర్థ్యం మధ్య సంబంధాన్ని పుకెర్ట్స్ సిద్ధాంతం ద్వారా (ఒక నిర్దిష్ట స్థాయి విద్యుత్ ప్రవాహ విలువలను) గుర్తించవచ్చు:




t
=



Q

P



I

k






{\displaystyle t={\frac {Q_{P}}{I^{k}}}}


ఇక్కడ





Q

P




{\displaystyle Q_{P}}

 అనేది 1 amp (ఆంపియర్) వద్ద డిచ్ఛార్జ్ అవుతున్నప్పుడు సామర్థ్యం.




I


{\displaystyle I}

 అనేది బ్యాటరీ నుంచి జరిగిన విద్యుత్ ప్రవాహం (A).




t


{\displaystyle t}

 అనేది ఒక బ్యాటరీ నిలబడగలిగిన కాల పరిమాణం (గంటల్లో).




k


{\displaystyle k}

 అనేక స్థిరాంకం సుమారుగా 1.3.
I యొక్క కనిష్ట విలువలకు అంతర్గత స్వీయ-ఉత్సర్గాన్ని కూడా కలపాలి.
క్రియాశీల బ్యాటరీల్లో, అంతర్గత శక్తి నష్టాలు మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ ద్వారా పరిమిత స్థాయిలో అయాన్ల విస్తరణం, వివిధ డిచ్ఛార్జ్ రేట్ల వద్ద బ్యాటరీ యొక్క సమర్థత మారేందుకు కారణమవతాయి. తక్కువ స్థాయిలో డిచ్ఛార్జ్ జరుగుతున్నట్లయితే, అధిక డిచ్ఛార్జ్ రేట్ల వద్ద కంటే బ్యాటరీ శక్తి మరింత సమర్థవంతంగా అందజేయబడుతుంది,[47] అయితే రేటు చాలా తక్కువగా ఉన్నట్లయితే, సుదీర్ఘ వినియోగంలో బ్యాటరీ స్వీయ-ఉత్సర్గం (సెల్ఫ్-డిచ్ఛార్జ్) చెందుతుంది, దీని వలన కూడా సమర్థత తగ్గిపోతుంది.
వివిధ A·h స్థాయిలు ఉన్న బ్యాటరీలను వ్యవస్థాపన చేయడం వలన ఒక నిర్దిష్ట వోల్టేజ్ కోసం ఉద్దేశించబడిన పరికరం యొక్క పనితీరు దెబ్బతినదు, అయితే బ్యాటరీ యొక్క లోడ్ పరిమితులు దాటిపోతే మాత్రం సమస్యలు ఏర్పడతాయి. డిజిటల్ కెమేరాలు వంటి అధిక-ప్రవాహ లోడ్‌ల వద్ద బ్యాటరీలు వాస్తవానికి తక్కువ శక్తిని మాత్రమే అందించగలవు, ముఖ్యంగా ఆల్కలీన్ బ్యాటరీలు.[30] ఉదాహరణకు, 10 గంటలు లేదా 20 గంటలు డిచ్ఛార్జ్ రేటింగ్ కలిగివున్నట్లయితే, 2000 mA·h సామర్థ్యం ఉన్న ఒక బ్యాటరీ పూర్తిగా రెండు గంటలపాటు కూడా 1 A విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని అందించలేదు.
వేగంగా ఛార్జ్ అయ్యే, అతిపెద్ద మరియు తేలికైన బ్యాటరీలు
సూపర్ కెపాసిటర్లు తరువాత వేగంగా ఛార్జ్ మరియు డిచ్ఛార్జ్ బ్యాటరీలుగా లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ (LiFePO4) బ్యాటరీలు పరిగణించబడుతున్నాయి.[48] ప్రపంచంలో అతిపెద్ద బ్యాటరీ ఫెయిర్‌బ్యాంక్స్, అలస్కాలో ఉంది, దీనిని Ni-Cd ఘటాలతో నిర్మించారు.[49] సోడియం-సల్ఫర్ బ్యాటరీలను పవన విద్యుత్‌ను నిల్వ చేసేందుకు ఉపయోగిస్తున్నారు.[50] లిథియం-సల్ఫర్ బ్యాటరీలను అతిపెద్ద మరియు అత్యధిక సౌర విద్యుత్ ఆధారిత వాయు విహారానికి ఉపయోగిస్తున్నారు.[51] లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలను తిరిగి ఛార్జ్ చేసే వేగాన్ని అభిసంధానం ద్వారా పెంచవచ్చు.[52]
బ్యాటరీ జీవితకాలం
ప్రాథమిక బ్యాటరీల జీవితకాలం
పునర్వినియోగపరచలేని (లేదా ప్రాథమిక) బ్యాటరీలను ఉపయోగించకుండా వాటి కవర్‌లోనే ఉంచినప్పటికీ, అవి ప్రతి ఏడాది 20°–30°C ఉష్ణోగ్రత వద్ద అసలు సామర్థ్యంలో 8 నుంచి 20 శాతం శక్తిని కోల్పోతాయి.[53] దీనిని స్వీయ ఉత్సర్గ రేటుగా గుర్తిస్తారు, విద్యుత్ ఉత్పత్తికాని పార్శ్వంవైపు రసాయన చర్యల వలన ఈ స్వీయ ఉత్సర్గం జరుగుతుంది, ఘటానికి ఎటువంటి లోడ్‌ను అమలు చేయనప్పటికీ ఈ చర్యలు జరుగుతాయి. పార్శ్వ చర్యల రేటును బ్యాటరీలను తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఉంచి తగ్గించవచ్చు, ఇదిలా ఉంటే కొన్ని బ్యాటరీలు ఘనీభవనం కారణంగా నాశనమవతాయి. అధిక లేదా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు కూడా బ్యాటరీ పనితీరును తగ్గించవచ్చు. ఇది బ్యాటరీ యొక్క ప్రాథమిక వోల్టేజ్‌ను ప్రభావితం చేస్తుంది. సాధారణంగా AA ఆల్కలీన్ బ్యాటరీకి ఈ ప్రారంభ వోల్టేజ్ సుమారుగా 1.6 వోల్ట్‌లతో పంపిణీ చేయబడుతుంది.
తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద అన్ని బ్యాటరీల యొక్క డిచ్ఛార్జ్ అయ్యే రేటు తగ్గిపోతుంది.[54]
బ్యాటరీ పరిమాణాలు

పరిశ్రమలలో, గృహ వినియోగంలో వివిధ రకాల పరిమాణాలు గల వివిధ ప్రాథమిక, సెకండరీ బ్యాటరీలను వినియోగిస్తారు. అంతర్జాతీయ ప్రమాణాల పర్యవేక్షణలో ప్రత్యేకించి జాతీయ ప్రమాణాల ఆధారంగా వివిధ రకాల పరిమాణాలు కల బ్యాటరీలను వివిధ తయారీదారులు తయారు చేస్తారు. బ్యాటరీ యొక్క సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని వివిధ పరిమాణాలలో ఎలా ఉండాలో అంతర్జాతీయ విద్యుత్ సాంకేతిక కమీషన్ (IEC) మరియు అమెరికన్ జాతీయ ప్రమాణాల సంస్థ (ANSI) వంటి ప్రమాణాల సంస్థలు ప్రచురించాయి. చాలా ఎక్కువగా వాడే వివిధ పరిమాణాలు గల బ్యాటరీలు పాత ప్రమాణాలు లేదా తయారీదారు సృష్టిని బట్టి ఉంటాయి.
ఒక బ్యాటరీ ఒకఘటం లేదా రెండు ఘటాలు లేదా అనేక ఘటాలు కలసి ఒక ప్యాకేజిలో ఉండవచ్చు. అవి 2CR5 (రెండు లిథియం ఘటాలు) లేదా ఒక 4LR44 (నాలుగు ఆల్కలీన్ LR44 ఘటాలు), లేదా ఒక ఆరు ఘటాలు కలిగిన 1604 9-volt ఘటం
పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీల యొక్క జీవితకాలం

వాడిపారేసే ఆల్కలీన్ బ్యాటరీల కంటే పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీల యొక్క స్వీయ-ఉత్సర్గం చాలా వేగంగా ఉంటుంది. ముఖ్యంగా నికెల్-ఆధారిత బ్యాటరీలకు చాలా వేగంగా డిచ్ఛార్జ్ అవుతాయి. తాజాగా ఛార్జ్ చేసిన Ni-Cd మొదటి 24 గంటల్లో 10% ఛార్జ్ కోల్పోతుంది. తరువాత ప్రతి నెలకు 10% డిచ్ఛార్జ్ అవుతుంది.[55] అయితే, ఆధునిక లిథియం నమూనాలు స్వీయ-ఉత్సర్గ రేట్లను బాగా తక్కువ స్థాయికి తగ్గించాయి. (అయితే ఈ విషయంలో ఈ బ్యాటరీలు ఇప్పటికీ ప్రాథమిక బ్యాటరీల కంటే పేలవ ప్రదర్శనను కనబరుస్తున్నాయి).[55] అనేక నికెల్-ఆధారిత బ్యాటరీలు కొనుగోలు చేసినప్పుడు పాక్షికంగా డిచ్ఛార్జ్ అయివుంటాయి. మొదటిసారి ఉపయోగించే ముందు వీటిని తప్పనిసరిగా ఛార్జ్ చేయాలి.[56]
పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీల శక్తి సామర్థ్యాన్ని ఛార్జ్ చేయడం ద్వారా పునరుద్ధరించవచ్చు, అయితే ప్రతి ఛార్జ్/డిచ్ఛార్జ్ క్రమంలో కొంతవరకు క్షయం జరుగుతుంది. తక్కువ-సామర్థ్య నికెల్ మెటల్ హైడ్రైడ్ (NiMH) బ్యాటరీలను (1700-2000 mA·h) 1000సార్లు ఛార్జ్ చేయవచ్చు, అధిక సామర్థ్య NiMH బ్యాటరీలను (2500 mA·h కంటే ఎక్కువ) 500సార్లు ఛార్జ్ చేయవచ్చు.[57] నికెల్ కాడ్మియం (Ni-Cd) బ్యాటరీలను వాటి యొక్క అంతర్గత నిరోధం శాశ్వతంగా అసాధారణ విలువలను దాటిపోకముందు 1,000 సార్లు ఛార్జ్ చేయవచ్చు. రాత్రిపూట నెమ్మదిగా ఛార్జ్ చేయడం కంటే, సాధారణంగా వేగంగా ఛార్జ్ చేయడం బ్యాటరీ జీవితకాలాన్ని తగ్గిస్తుంది.[57] అయితే, రాత్రిపూట ఉపయోగించే ఛార్జర్ చురుకైనది కానట్లయితే, బ్యాటరీ పూర్తిగా ఛార్జ్ అయిన విషయాన్ని గుర్తించలేము, దీని వలన బ్యాటరీ అధికంగా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది, దీని వలన కూడా బ్యాటరీకి నష్టం జరుగుతుంది.[58] సాధారణంగా ఎలక్ట్రోడ్‌లకు దూరంగా ఎలక్ట్రోలైట్ వెళ్లడం వలన లేదా క్రియాశీల పదార్థం ఎలక్ట్రోడ్‌లపై పడటం కారణంగా బ్యాటరీ క్షయం జరుగుతుంది. Ni-Cd బ్యాటరీల విషయంలో ఒక ప్రతికూలత ఉంది, అదేమిటంటే వాటిని తిరిగి ఛార్జ్ చేసే ముందు అవి పూర్తిగా డిచ్ఛార్జ్ అయి ఉండాలి. పూర్తిగా డిచ్ఛార్జ్ కాకుండా ఉన్నప్పుడు ఎలక్ట్రోడ్‌లపై స్ఫటికాలు ఏర్పడతాయి, ఇవి క్రియాశీల ఉపరితల ప్రాంతాన్ని తగ్గించి, అంతర్గత నిరోధాన్ని పెంచుతాయి. ఇది కూడా బ్యాటరీ సామర్థ్యాన్ని తగ్గించి, "మెమోరీ ఎఫెక్ట్"కు కారణమవుతుంది. ఈ ఎలక్ట్రోడ్ స్ఫటికాలు ఎలక్ట్రోలైట్ విభజన ప్రాంతంలోకి కూడా చొచ్చుకెళ్లగలవు, ఈ పరిణామం కూడా బ్యాటరీలను దెబ్బతీస్తుంది. NiMH, ఒకరకమైన రసాయన విధానాన్ని ఉపయోగిస్తున్నప్పటికీ, ఈ విషయంలో మెమోరీ ఎఫెక్ట్‌కు గురికాదు.[59] బ్యాటరీ తన జీవితకాలం చివరకు చేరుకున్నప్పటికీ, అది తన యొక్క పూర్తి సామర్థ్యాన్ని వెంటనే కోల్పోదు. ఈ సందర్భంలో దీని సామర్థ్యం క్రమక్రమంగా క్షీణిస్తుంది.[60]
ఆటోమోటివ్ లెడ్-యాసిడ్ రీఛార్జబుల్ బ్యాటరీలకు (వాహనాల్లో ఉపయోగించే లెడ్-యాసిడ్ పునర్వియోగపరచదగిన బ్యాటరీలు) బాగా ఎక్కువగా జీవితకాలం ఉంటుంది.[61] కంపనం, ఘాతం, వేడి, చలి మరియు సీసపు రేకుల సల్ఫేషన్ కారణంగా కొన్ని వాహన బ్యాటరీలు రోజువారీ ఉపయోగంలో ఆరు నెలలకు మించి పనిచేయలేవు.[62] వాహనాన్ని నడపడం మొదలుపెట్టే బ్యాటరీలు అనేక పలచని రేకులు కలిగివుంటాయి, ఇవి చాలా తక్కువ పరిమాణంలో ఎక్కువ విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని అందిస్తాయి. సాధారణంగా, మందమైన రేకులు, బ్యాటరీ జీవితకాలాన్ని పెంచుతాయి.[61] అయితే ఇవి రీఛార్జికి ముందు అతికొద్ది పరిమాణంలో విద్యుత్‌ను మాత్రమే సరఫరా చేయగలవు. ఇటువంటి బ్యాటరీల పూర్తిగా డిచ్ఛార్జ్ కాకుండా జాగ్రత్తలు తీసుకోవాలి, ఎందుకంటే ప్రతి ఛార్జ్ మరియు రీఛార్జ్ క్రమంలో రేకుల నుంచి క్రియాశీల పదార్థం తొలగించబడుతుంది.
ఎలక్ట్రిక్ గోల్ఫ్ కారుల్లో ఉపయోగించే డీప్-సైకిల్ లెడ్ యాసిడ్ బ్యాటరీలు సుదీర్ఘకాలం పనిచేసేందుకు వీలుగా మందమైన రేకులు కలిగివుంటాయి.[63] లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం ఏమిటంటే దీని తయారీకి తక్కువ ఖర్చు అవుతుంది. కెపాసిటీ మరియు వోల్టేజ్ ఆధారంగా భారీ పరిమాణం మరియు బరువు కలిగివుండటం వీటి ప్రతికూలతలు.[61] లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలను వాటి యొక్క పూర్తి సామర్థ్యంలో 20% కంటే తక్కువ స్థాయిలో డిచ్ఛార్జ్ కాకూడదు.[64] ఎందుకంటే అంతర్గత నిరోధం వేడిని పుట్టించి, తిరిగి ఛార్జ్ చేసే సమయంలో బ్యాటరీని దెబ్బతీస్తుంది. డీప్-సైకిల్ లెడ్-యాసిడ్ వ్యవస్థలు తరచుగా ఒక తక్కువ-ఛార్జ్ హెచ్చరిక లైటు లేదా తక్కువ-ఛార్జి విద్యుత్ బంధక స్విచ్‌ను కలిగివుంటాయి. బ్యాటరీ జీవితకాలం తగ్గించే ఇటువంటి నష్టాన్ని నిరోధించేందుకు ఇవి ఉపయోగకరంగా ఉంటాయి.[65]
బ్యాటరీ జీవితకాలాన్ని పొడిగించడం
రిఫ్రిజిరేటర్ లేదా ఫ్రీజర్ వంటివాటిలో తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద బ్యాటరీలను భద్రపరచడం ద్వారా వాటి జీవితకాలాన్ని పొడిగించవచ్చు, తక్కువ ఉష్ణోగ్రత బ్యాటరీలో రసాయన చర్యల వేగాన్ని తగ్గిస్తుంది. ఇటువంటి భద్రతా చర్యలు చేపట్టడం వలన ఆల్కలీన్ బ్యాటరీల యొక్క జీవితకాలాన్ని 5% పొడిగించవచ్చు, ఇదిలా ఉంటే పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీల యొక్క జీవితకాలాన్ని కొన్ని రోజుల నుంచి అనేక నెలల వరకు పొడిగించవచ్చు.[66] తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఉంచిన బ్యాటరీలు గరిష్ఠ వోల్టేజ్‌కు చేరుకునేందుకు, వాటిని తప్పనిసరిగా గది ఉష్ణోగ్రత వద్దకు తీసుకురావాలి; 0°C ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఆల్కలీన్ బ్యాటరీ యొక్క డిచ్ఛార్జ్ 250 mAh వద్ద ఉంటుంది, అయితే 20°C వద్ద దీనికి రెట్టింపు సమర్థత ఉంటుంది.[35] దీని ఫలితంగా, డ్యూరాసెల్ వంటి ఆల్కలీన్ బ్యాటరీ తయారీదారులు బ్యాటరీలను శీతలీకరణం లేదా ఘనీభవనం చేయడాన్ని సిఫార్సు చేయరు.[34]
ఘట సంతులనం ద్వారా బహుళ ఘటాల జీవితకాలాన్ని పొడిగించడం
ఘటాలను సంతులనపరిచే మరియు శ్రేణిలో లేదా సమాంతరంగా అమర్చిన ఘటాల్లో అసమతుల్యతలను తొలగించే అనలాగ్ ఫ్రంట్ ఎండ్‌లు గణనీయంగా బ్యాటరీ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తాయి మరియు మొత్తంమీద ప్యాక్ కెపాసిటీని పెంచుతాయి. ఘటాలు మరియు లోడ్ కరెంట్‌ల సంఖ్య పెరిగితే, అసమతుల్యత సంభావ్యత కూడా పెరుగుతుంది. ప్యాక్‌లో రెండు రకాల అసమతుల్యతలు ఉంటాయి: స్టేట్-ఆఫ్-ఛార్జ్ (SOC) మరియు కెపాసిటీ/ఎనర్జీ (C/E) అసమతుల్యత. SOC అసమతుల్యత చాలా సాధారణంగా ఏర్పడుతుంది, ప్రతి సమస్య ప్యాక్ కెపాసిటీ (mAh)ని బలహీనమైన ఘటం యొక్క సామర్థ్యానికి పరిమితం చేస్తుంది.
ఘట సంతులన నిబంధన
ఒక బ్యాటరీలోని అన్ని ఘటాలు ఈ కింది రెండు నిబంధనలకు అనుగుణం ఉన్నప్పుడు వాటిని సంతులనం చేస్తారు:
ఘటాలకు కొంత కెపాసిటీ ఉన్నట్లయితే, వాటికి ఒకే స్టేట్ ఆఫ్ ఛార్జ్ (SOC) ఉన్నప్పుడు వాటిని సంతులనం చేస్తారు. ఈ సందర్భంలో, అసంపూర్ణ విద్యుత్ వలయ వోల్టేజ్ (OCV) SOCకి ఒక మంచి ప్రమాణంగా ఉంటుంది. ఒక సంతులనం లేని ప్యాక్ విషయంలో అయితే, అన్ని ఘటాలను భేదాత్మకంగా పూర్తి సామర్థ్యం మేర ఛార్జ్ (సంతులనం) చేస్తారు, తరువాత వాటిని సాధారణంగా ఎటువంటి అదనపు సర్దుబాట్లు లేకుండా అనంతర క్రమంలో చేరుస్తారు. ఇది ఎక్కువగా ఏక ప్రయత్న స్థిరీకరణగా ఉంటుంది.
ఘటాలకు వివిధ కెపాసిటీలు (సామర్థ్యాలు) ఉన్నట్లయితే, వీటిని కూడా SOC సమానంగా ఉన్నప్పుడు సంతులనం చేస్తారు. అయితే, SOC ఒక సాపేక్ష ప్రమాణం అయినందువలన, ప్రతి ఘటానికి సామర్థ్య సంపూర్ణ పరిమాణం వేర్వేరుగా ఉంటుంది. ఒకే SOC వద్ద వివిధ సామర్థ్యాలతో ఘటాలను ఉంచేందుకు, ప్రతి క్రమంలో ఛార్జ్ మరియు డిచ్ఛార్జ్ సందర్భంగా శ్రేణిలో అమర్చిన ఘటాలకు వేర్వేరు పరిమాణాల్లో ఘట సంతులనం కరెంట్‌ను అందించాలి.
ఘట సంతులన విద్యుత్కణ శాస్త్రం (సెల్ బ్యాలెన్సింగ్ ఎలక్ట్రానిక్స్)
ఒక శ్రేణిలో ఘటానికి (లేదా ఘట మేళనానికి) భేదాత్మక విద్యుత్ ప్రవాహాల అనువర్తనను ఘట సంతులనంగా నిర్వచించవచ్చు. సాధారణంగా, వాస్తవానికి, ఒక శ్రేణిలో ఘటాలు సమరూప విద్యుత్ ప్రవాహాలు పొందుతాయి. ఘట సంతులన సాధనకు బ్యాటరీ ప్యాక్‌కు అదనపు భాగాలు మరియు విద్యుత్ వలయాలతో కూడిన పరికరాలు అవసరమవతాయి. అయితే, ఘట సంతులనానికి పూర్తిగా సమగ్రపరచిన అనలాగ్ ఫ్రంట్ ఎండ్ ఉపయోగం ద్వారా దానికి అవసరమైన బాహ్య భాగాల అవసరాన్ని కేవలం సంతులన రెసిస్టర్‌లకు తగ్గించవచ్చు.
లిథియం అయాన్ కెమిస్ట్రీలో సహజ కంపనాల కంటే ప్రక్రియ నియంత్రణ మరియు పర్యవేక్షణలో పరిమితుల నుంచి వచ్చే ఘట అసమతుల్యత ఫలితాలను గుర్తించడం చాలా ముఖ్యం. ఘట సంతులనం కోసం పూర్తిగా సమగ్రపరచిన అనలాగ్ ఫ్రంట్ ఎండ్ ఉపయోగించడం ద్వారా SOC మరియు C/E సమస్యలను పరిష్కరించడం ద్వారా శ్రేణిలో అమర్చిన లిథియం-అయాన్ ఘటాల పనితీరును మెరుగుపరచవచ్చు.[67] ఒక ప్రాథమిక నియంత్రీకరణ కాలంలో మరియు అనంతరం ఛార్జ్ దశలో మాత్రమే ఘటాన్ని సంతులనపరచడం ద్వారా SOC అసమతుల్యతను సరిచేయవచ్చు. C/E అసమతుల్యత పరిష్కారాలను అమలు చేయడం మరింత కష్టంతో కూడుకొని ఉంటుంది, ఛార్జ్ మరియు డిచ్ఛార్జ్ సమయంలో వీటిని కొలవడం మరియు సంతులనం చేయడం కష్టతరమవుతుంది.
సంతులనాన్ని సాధించేందుకు అసంగ్నత కెపాసిటర్లు, డయోడ్‌లు మరియు అనేక ఇతర రెసిస్టర్‌లు ఉపయోగించాల్సి ఉంటుంది, అయితే ఈ రకమైన పరిష్కారం ఇటువంటి బాహ్య భాగాల పరిమాణాన్ని తొలగిస్తుంది.
ప్రమాదాలు
పేలుడు
ప్రాథమిక బ్యాటరీని (రీఛార్జ్ చేయలేని బ్యాటరీ) తిరిగి ఛార్జ్ చేసేందుకు ప్రయత్నించడం,[68] లేదా బ్యాటరీ షార్ట్ సర్క్యూట్ (లఘు వలయం) జరగడం వంటి బ్యాటరీ దుర్వినియోగం లేదా వైఫల్యం వలన పేలుడు సంభవించవచ్చు.[69] కారు బ్యాటరీలతో, పేలుళ్లు ఎక్కువగా జరిగే అవకాశం ఉంది. ఈ బ్యాటరీలు షార్ట్ సర్క్యూట్‌కు గురైతే భారీ పరిమాణంలో విద్యుత్ సృష్టించబడుతుంది. అంతేకాకుండా కారు బ్యాటరీలు పరిమితికి మించి ఛార్జ్ అయినప్పుడు హైడ్రోజన్ను విడిచిపెడతాయి (ఎలక్ట్రోలైట్‌లో నీరు విద్యుద్విశ్లేషణ చెందడం కారణంగా). పేలుడుకారక వాయువు సృష్టించ బయటం మరియు వాయువు త్వరగా వెదజల్లబడటం వలన, సాధారణంగా మితిమీరి ఛార్జ్ అయ్యే పరిమాణం తక్కువగా ఉంటుంది. అయితే ఒక కారు బ్యాటరీ "జంపింగ్" సమయంలో, అధిక విద్యుత్ ప్రవాహం పెద్ద పరిమాణాల్లో హైడ్రోజన్ వేగంగా విడుదలయ్యేందుకు కారణమవుతుంది. ఈ సమయంలో ఒక్క నిప్పు కణం తగిలినా మంటలు చెలరేగుతాయి (ఉదాహరణకు:- తొలగించే సమయంలో జంపర్ తీగలు తగలడం).
బ్యాటరీని పరిమితిదాటి ఛార్జ్ చేసినప్పుడు, హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్‌ల కలయికతో ఒక విస్ఫోటక వాయువు అది బయటకు వెళ్లే స్థాయి కంటే వేగంగా బ్యాటరీ గోడలలోపల సృష్టించబడుతుంది, దీని వలన ఒత్తిడి పెరిగిపోయి, చివరకు బ్యాటరీ గోడలు పగిలిపోయే అవకాశం ఏర్పడుతుంది. తీవ్రమైన సందర్భాల్లో, బ్యాటరీ యాసిడ్ (ఆమ్లం) బ్యాటరీ గోడల నుంచి బయటకు విరజిమ్మబడి, గాయపరచవచ్చు. మితిమీరి ఛార్జ్ చేయడం, అంటే దాని విద్యుత్ సామర్థ్యానికి మించి ఒక బ్యాటరీని ఛార్జ్ చేసేందుకు ప్రయత్నించడం కూడా బ్యాటరీ విస్ఫోటనానికి, లీకేజ్ లేదా బ్యాటరీకి తిరిగి పూడ్చలేని నష్టం జరగడానికి కారణమవుతుంది. ఛార్జర్ లేదా మితిమీరి చార్జ్ చేసిన బ్యాటరీని తరువాత ఉపయోగించే పరికరం కూడా దీని వలన దెబ్బతినవచ్చు. అంతేకాకుండా మంటల్లో బ్యాటరీని పారేయడం ద్వారా విస్ఫోటనం జరగవచ్చు, బ్యాటరీ గోడల లోపల ఆవిరి పెరిగిపోయి చివరకు అది పేలిపోయేందుకు దారితీస్తుంది.[69]

లీకేజ్
అనేక బ్యాటరీ రసాయనాలు హరింప జేసే పదార్థాలుగా, విషపూరితంగా లేదా రెండింటిగా ఉంటాయి. ఆకస్మికంగా లేదా ప్రమాదం ద్వారా లీకేజ్ (ఆ రసాయనాలు బయటకు కారిపోవడం) జరిగినట్లయితే బయటకువచ్చే రసాయనాలు ప్రమాదకరంగా ఉండవచ్చు.
ఉదాహరణకు, పునర్వినియోగపరచలేని బ్యాటరీలు తరచుగా జింక్ క్యాన్‌"లతో తయారు చేయబడతాయి, ఎందుకంటే ఇది చర్యాకారకంగా మరియు పాత్రలో ఇతర పదార్థాలను నిలిపివుంచేందుకు ఉపయోగపడుతుంది. ఈ రకమైన బ్యాటరీలో పూర్తిగా శక్తి నశించినట్లయితే లేదా బాగా శక్తి క్షీణించిన తరువాత దీనిని తిరిగి ఛార్జ్ చేసినట్లయితే, బ్యాటరీలోని పదార్థాలు కార్డ్‌బోర్డ్ మరియు ప్లాస్టిక్ నుంచి బయటకు వచ్చి లోపల మిగిలిన ఖాళీ ప్రదేశాన్ని ఆక్రమిస్తాయి. ఆ తరువాత క్రియాశీల రసాయనాలు బ్యాటరీ అమర్చి ఉన్న పరికరాన్ని నష్టం కలిగిస్తాయి.
పర్యావరణ ఆందోళనలు
బ్యాటరీల విస్తృత వినియోగం వలన విషపూరిత లోహ కాలుష్యం వంటి అనేక పర్యావరణ ఆందోళనలు మొదలయ్యాయి.[70] బ్యాటరీ తయారీ వనరుల వినియోగంతోపాటు, తరచుగా ప్రమాదకర రసాయనాల వాడకంతో ముడిపడివుంటుంది. ఉపయోగించిన బ్యాటరీలు కూడా ఎలక్ట్రానిక్స్ వ్యర్థాలు పెరగడానికి కారణమవుతున్నాయి. కొన్ని ప్రాంతాల్లో ఇప్పుడు బ్యాటరీ రీసైక్లింగ్ సేవలు అందుబాటులో ఉన్నాయి, ఈ ప్రక్రియలో ఉపయోగించిన బ్యాటరీల నుంచి కొన్ని పదార్థాలను తిరిగి సేకరిస్తున్నారు.[71] బ్యాటరీలను మింగడం ప్రమాదకరం లేదా ప్రాణాంతకం కావొచ్చు.[72] రీసైక్లింగ్ లేదా సరైన పద్ధతిలో వ్యర్థాల విసర్జన ద్వారా కొన్ని రకాల బ్యాటరీల్లో ఉపయోగించే ప్రమాదకర మూలకాలు (సీసం, పాదరసం మరియు కాడ్మియం వంటి) వాతావరణంలోకి ప్రవేశించకుండా నిరోధించవచ్చు. అమెరికా సంయుక్త రాష్ట్రాల్లో, అమెరికన్‌లు ఏడాదికి సుమారుగా మూడు బిలియన్ల బ్యాటరీలను కొనుగోలు చేస్తున్నారు, వీటిలో 179,000 టన్నుల బ్యాటరీలు దేశంలోని వ్యర్థాలు పారేసే ప్రదేశాలకు చేరుతున్నాయి.[73]
అమెరికా సంయుక్త రాష్ట్రాల్లో, పాదరసం ఉన్న మరియు తిరిగి ఛార్జ్ చేయదగిన బ్యాటరీ నిర్వహణ చట్టం, 1996 ద్వారా దేశంలో పాదరసం-ఉన్న బ్యాటరీలను విక్రయించడాన్ని (చిన్న బటన్ సెల్ బ్యాటరీలను మినహా) నిషేధించబడ్డాయి, తిరిగి ఛార్జ్ చేయగల బ్యాటరీలకు ఏకరూప లేబులింగ్ విధానాన్ని అమల్లోకి తీసుకొచ్చింది మరియు తిరిగి ఛార్జ్ చేయగల బ్యాటరీలను సులభంగా తొలగించే విధంగా తయారు చేయాలని ఆదేశించింది.[74] కాలిఫోర్నియా మరియు న్యూయార్క్ నగరం ఘనరూప వ్యర్థాల్లో తిరిగి ఛార్జ్ చేయగల బ్యాటరీలను పారవేయడాన్ని నిషేధించాయి, మైన్ సెల్ ఫోన్‌ల రీసైక్లింగ్‌ను తప్పనిసరి చేసింది.[75] అమెరికా సంయుక్త రాష్ట్రాలు మరియు కెనడాల్లో పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీ పరిశ్రమ దేశవ్యాప్తంగా రీసైక్లింగ్ కార్యక్రమాలు కలిగివుంది, వీటిలో భాగంగా స్థానిక రీటైలర్ల వద్ద సేకరణ కేంద్రాలు నిర్వహించబడుతున్నాయి.[75]
యూరోపియన్ యూనియన్ యొక్క బ్యాటరీ చట్టంలో కూడా ఇటువంటి నిబంధనలు ఉన్నాయి, అంతేకాకుండా బ్యాటరీల రీసైక్లింగ్‌ను పెంచడం మరియు బ్యాటరీ రీసైక్లింగ్ పద్ధతులను మెరుగుపరిచేందుకు పరిశోధనలు ప్రోత్సహించాలనే నిబంధనలు కూడా దీనిలో ఉన్నాయి.[76]
విద్యుద్ఘట రసాయన శాస్త్రం (బ్యాటరీ కెమిస్ట్రీ)
ప్రాథమిక బ్యాటరీ రసాయన శాస్త్రాలు

పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీ రసాయన శాస్త్రాలు
(శక్తి సాంద్రత వ్యాసంలోని సమాచారం కూడా చేర్చబడింది)
ఇంటిలో తయారు చేసే ఘటాలు
దాదాపుగా విద్యుత్ ప్రవాహానికి అనుమతించే ద్రవం లేదా తేమఉన్న వస్తువు ఏదైనా ఒక ఘటంలో ఎలక్ట్రోలైట్‌గా పనిచేయగలదు. వింత కోసం లేదా విజ్ఞాన శాస్త్ర ప్రదర్శన కోసం, ఒక నిమ్మకాయ,[78] బంగాళాదుంప,[79] తదితరాల్లో రెండు వేర్వేరు లోహాలను రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌లుగా చొప్పించడం ద్వారా అతికొద్ది పరిమాణంలో విద్యుత్‌ను సృష్టించవచ్చు. రెండు బంగాళాదుంప గడియారాలను బొమ్మలు విక్రయించే కేంద్రాల్లో ఎక్కువగా గుర్తించవచ్చు; వీటిలో ఒక జత ఘటాలు ఉంటాయి, ప్రతి బంగాళాదుంప (నిమ్మకాయ, తదితరాలు)లో రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌లు చొప్పించబడి ఉంటాయి, దీని నుంచి తీగలను శ్రేణిలో కలుపుతూ ఒక బ్యాటరీని నిర్మిస్తారు, దీని నుంచి వచ్చిన విద్యుత్‌ను చివరకు డిజిటల్ గడియారం పనిచేసేందుకు ఉపయోగించబడుతుంది.[80] ఈ రకమైన ఇంటిలో తయారు చేసే ఘటాలు వాస్తవానికి ఎటువంటి ఉపయోగంలో లేవు, ఎందుకంటే అవి బాగా తక్కువ విద్యుత్‌ను సృష్టిస్తాయి- ప్రతి యూనిట్ విద్యుత్‌ను సృష్టించేందుకు వ్యాపారాత్మక ఘటాల కంటే వీటికి అయ్యే వ్యయం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, తరచుగా పళ్లు లేదా కూరగాయలు మార్చాల్సి వస్తుంది కాబట్టి ఈ ఘటాలు ఎక్కువ వ్యయంతో కూడుకొని ఉంటాయి. అంతేకాకుండా, రెండు నాణేలు (ఒక నికెల్ మరియు ఒక పెన్నీ వంటివి) మరియు ఉప్పు నీటిలో ముంచివున్న కాగితపు టవల్ ముక్క నుంచి కూడా వోల్టాయిక్ పైల్ తయారు చేయవచ్చు. ఇటువంటి ఒక పైల్ (ఘటం) చాలా తక్కువ వోల్టేజ్‌ను సృష్టిస్తుంది, అయితే ఇటువంటి అనేక ఘటాలను శ్రేణిలో కలిపినప్పుడు అవి ఉత్పత్తి చేసే విద్యుత్‌తో అతితక్కువ సమయంపాటు సాధారణ బ్యాటరీలకు ప్రత్యామ్నాయంగా పనిచేస్తాయి.[81]
సోనీ కంపెనీ జీవావరణానికి ఎటువంటి హాని చేయని బ్యాటరీని తయారు చేసింది, ఇది చక్కెర నుంచి విద్యుత్ సృష్టిస్తుంది, జీవుల్లో గమనించే ప్రక్రియ మాదిరిగానే ఈ బ్యాటరీ చక్కెర నుంచి విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ బ్యాటరీ చక్కెరలోని కార్బోహైడ్రేట్‌లను విచ్ఛిన్నం చేసే ఎంజైమ్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా విద్యుత్‌ను సృష్టిస్తుంది.[82] ఇదే విధంగా రూపొందించిన చక్కెర పానీయ ఆధారిత ఫోన్ కూడా తన విద్యుత్ అవసరాలను తీర్చేందుకు కార్బోహైడ్రేట్‌ల నుంచి విద్యుత్‌ను తయారు చేయడానికి ఎంజైములను ఉపయోగించుకుంటుంది. దీనికి ఒక చక్కెర పానీయ ప్యాకెట్ అవసరమవుతుంది, బ్యాటరీ పూర్తిగా శక్తిహీనమైనప్పుడు దానిలో నీరు మరియు ఆక్సిజన్ మాత్రమే మిగులుతాయి.[83]
లెడ్ యాసిడ్ ఘటాలను కూడా ఇంటిలో సులభంగా తయారు చేయవచ్చు, అయితే ప్లేట్‌లను నిర్మించేందుకు విసుగుపుట్టించే ఛార్జ్/డిచ్ఛార్జ్ క్రమం అవసరమవుతుంది. ఈ ప్రక్రియలో ప్లేట్‌లపై లెడ్ సల్ఫేట్ ఏర్పడుతుంది, ఇది ఛార్జ్ చేసే సమయంలో ఇది లెడ్ డయాక్సైడ్ (ధనాత్మక ప్లేట్) మరియు స్వచ్ఛమైన లెడ్ (ధనాత్మక ప్లేట్)గా మారుతుంది. ఈ ప్రక్రియను పునరావృతం చేయడం వలన మరింత ఎక్కువ ఉపరితలం బయటపడటంతోపాటు, సూక్ష్మస్థాయిలో గరుకు ఉపరితలం ఏర్పడుతుంది. ఇది ఘటం సరఫరా చేయగల విద్యుత్ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది. ఉదాహరణకు,  చూడండి.
డేనియెల్ ఘటా‌లను కూడా ఇంటిలో సులభంగా తయారు చేయవచ్చు. అల్యూమినియం-ఎయిర్ బ్యాటరీలను కూడా బాగా స్వచ్ఛమైన అల్యూమినియంతో తయారు చేయవచ్చు. అల్యూమినియం ఫాయిల్ బ్యాటరీలు కొంత విద్యుత్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తాయి, అయితే గణనీయమైన పరిమాణంలో హైడ్రోజన్ వాయువు ఉత్పత్తి అవడం వలన, ఇవి సమర్థవంతంగా ఉండవు.
వీటిని కూడా చూడండి





బ్యాటరీ (వాక్యూమ్ ట్యూబ్)
బ్యాటరీ డైరెక్టివ్
బ్యాటరీ హోల్డర్
బ్యాటరీ ఐసోలేటర్
బ్యాటరీ మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్ (BMS)
బ్యాటరీ పదజాలం
బ్యాటరీ ప్యాక్
బ్యాటరీ రీసైక్లింగ్
బ్యాటరీ టెర్మినళ్లు
డెప్త్ ఆఫ్ డిచ్ఛార్జ్ (DOD)
ఎలక్ట్రోకెమికల్ సెల్
శక్తి సాంద్రత
శక్తి నిల్వ
సౌకర్యవంతమైన బ్యాటరీ

గాల్వనిక్ ఘటం
బ్యాటరీ పరిమాణాల జాబితా
బ్యాటరీ రకాల జాబితా
అయస్కాంత బ్యాటరీ
నానో టైటానేట్
నానోవైర్ బ్యాటరీ
ప్రింటెడ్ బ్యాటరీ
తిరిగి ఛార్జ్ చేయగల బ్యాటరీ
స్టేట్ ఆఫ్ ఛార్జ్ (SOC)
స్టేట్ ఆఫ్ హెల్త్ (SOH)
థర్మల్ రన్‌అవే
ట్రికిల్ ఛార్జింగ్

సూచనలు

మరింత చదవడానికి
Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help) Ch. 21 (pp.662–695) విద్యుత్ రసాయన శాస్త్రంపై రాయబడింది.
Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
 Chs. 28-31 (pp.879–995) దీనిలో ఎలక్ట్రిక్ పొటెన్షియల్‌పై సమాచారం ఉంది.
Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
 Chs. 8-9 (pp.336–418) బ్యాటరీలపై మరింత సమాచారం ఉంది.
వెలుపలి లింకులు



వర్గం:ఎలక్ట్రిక్ బ్యాటరీలు
వర్గం:పునర్వినియోగ పదార్థాలు
వర్గం:ఇటలీ ఆవిష్కరణలు
వర్గం:భౌతిక శాస్త్రము
వర్గం:రసాయన శాస్త్రము
వర్గం:గూగుల్ అనువాద వ్యాసాలు-మెరుగుపరచిన
en:Dry cell