باتری ها دستگاه هایی هستند که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. آنها در انواع و اشکال مختلفی وجود دارند و در کاربردهای گوناگونی از جمله وسایل الکترونیکی، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی و تجهیزات صنعتی استفاده می‌شوند. در ادامه، به بررسی اجزای اصلی، انواع، عملکرد، مزایا و معایب باتری‌ها می‌پردازیم.
در ابتدا با کلمات و اصطلاحات مخصوص باتری ها آشنا می‌شویم:
باتری یا پیل الکتریکی:
باتری ها به عنوان منبع تولید انرژی الکتریکی از واکنش های شیمیایی استفاده می‌کنند و می‌توانند توان لازم برای دستگاه‌های قابل حرکت با به اصطلاح پرتابل یا دستگاه‌هایی را که نیاز دارند بعد از قطعی برق شهری همچنان روشن بمانند، تامین کنند.
باتری ها را به طور کلی به دو دسته تقسیم می کنیم :
۱- باتری های غیر قابل شارژ :
این باتری ها در اندازه، ساختار و استاندارد های مختلفی تولید می شوند و یکبار مصرف هستند و قابلیت شارژ مجدد ندارند. انواع مختلفی از ساختار این نوع باتری های در ادامه آورده شده است.
در این باتری از روی (Zinc) به شکل قوطی به عنوان کاتد و از کربن (carbon) به عنوان آند استفاده می شود. این باتری ها قیمت پایینی دارند و برای استفاده های عمومی مورد استفاده قرار می گیرند.
باتری قلیایی یا آلکالاین (Alkaline) :
این باتری ها بر خلاف باتری های روی کربن بجای اسید از مواد قلیایی یا بازی استفاده می کنند . از عناصری مثل دی اکسید منگنز (Manganese dioxide) و روی (Zinc) در ساختار آنها استفاده شده است و می توانند بسیار بهتر از باتری های کربن روی عمل کنند. برای مثال نسبت به باتری های کربن روی ظرفیت بالاتری تولید می کنند و همینطور خود دشارژی (self-discharge) بسیار کمتری دارند.
باتری روی هوا (Zinc–air) :
این باتری ها از واکنش شیمایی فلز روی (Zinc) و هوا، تولید الکتریسیته می کنند و برای باتری های کوچک مثل باتری های ساعت و سمعک ها استفاده می شوند . ولتاژ تولیدی این باتری ها از نظر تئوری ۱.۶۵ است ، اما عملا ولتاژ این باتری ها به ۱.۴ ولت می رسد.
باتری های لیتیوم دی اکسید منگنز (lithium–manganese dioxide) :
این باتری ها که بیشتر به صورت باتری های سکه ای در بازار موجود هستند با توجه به ساختار خود می توانند اختلاف پتانسیل ۳V را تولید کنند. اما از مشخصات جالب توجهی که دارند می توان به مقاومت داخلی و خود دشارژی پایین و توان وزنی بالا اشاره کرد که برای استفاده ی جریان پایین در مدت زمان طولانی در حجم کوچک، گزینه بسیار خوبی هستند. برای مثال به عنوان نگهدارنده زمان یا به اصلاح (Backup) استفاده ی زیادی از آنها می شود .
۲- باتری های قابل شارژ(Rechargeable battery):
باتری های قابل شارژ برای این طراحی شده اند که بتوان آنها را بعد از دشارژ شدن دوباره شارژ کرد . این باتری ها به خاطر اینکه قابلیت شارژ دارند از نظر اقتصادی و همینطور از نظر محیط زیستی مناسب هستند که انواع آن را مورد بررسی قرار می دهیم .
باتری های لیتیوم یون (Li-ion) :
باتری های لیتیوم یون نسبت به دیگر باتری های مرسوم مانند نیکل کادمیوم، توان وزنی و توان حجمی بالاتری دارند. این باتری ها از حرکت یون های لیتیوم که در مواقع دشارژ شدن از کاتد به آند و در زمان شارژ از آند به کاتد در حرکت هستند بهره می برند و می توانند نسبت به دیگر باتری ها توان و جریان بالایی تولید کنند . کاربرد این نوع باتری در دستگاه های قابل حمل مانند گوشی های تلفن همراه و… است.
باتری های لیتیوم پلیمر (LiPo):
این باتری ها مشابه باتری های لیتیوم یون بوده با این تفاوت که از الکترولیت پلمیر جامد مانند اکسید پلی اتیلن (PEO) و پلی آکریلونایتریل (PAN) و متیل متاکریلات (PMMA) استفاده می کنند.
ساختار سبک تر از نوع لیتیوم یون دارند و انعطاف بالایی دارند و همینطور نسبت به نوع لیتیوم یون ۲۰ درصد وزن کمتری دارند. میزان خود دشارژی این باتری ها نسبت به انواع لیتیوم یون پایین تر است اما مانند انواع لیتیوم یون نیاز به مدار جانبی برای حفاظت از خود دارد.
باتری های نیکل کادمیوم (NiCd) :
این باتری ها که از اکسید نیکل و کادمیوم بهره می برند و ولتاژ ۱.۲ V تولید می کنند، می توانند جریان بالایی را در خروجی داشته باشد . اما به خاطر وجود فلز سنگین کادمیوم و ملاحظات محیط زیستی دیگر تولید نمی شوند و با باتری ها نیکل هیدرید فلز جایگزین شده اند ، البته باید این مورد را در نظر گرفت که در این باتری ها اثر حافظه وجود دارد و همینطور نکات دیگری که در مورد آن ها می توان نوشت این است که این باتری ها خود دشارژی (self-discharge) بالاتری نسبت به دیگر باتری ها دارند اما از سرعت شارژ و توان وزنی و توان حجمی خوبی بهره می برند .
باتری های نیکل هیدرید فلز ( NiMH) :
باتری های نیکل هیدرید فلز شباهت زیادی به باتری های نیکل کادمیوم دارند با این تفاوت که در ساختار این باتری ها از فلز سمی کادمیوم استفاده نمی شود. ولتاژ کاری آنها و همینطور جریان دهی بالایی دارند و می توان آن ها را با جریان بالایی شارژ کرد . همینطور توان وزنی و توان حجمی بالایی که دارند این باتری ها را بهترین گزینه برای دستگاه هایی که به جریان بالا نیاز دارند تبدیل کرده است برای مثال در برخی خودرو های هیبریدی از این نوع باتری ها برای ذخیر انرژی استفاده می شود.