باتری های مورد استفاده در ساعت

اکثریت قریب به اتفاق ساعت‌های موجود در بازار و در استفاده روزمره، ساعت‌های کوارتز با باتری هستند. باتری ها یا باتری ساعت یا سلول دکمه ای نامیده می شوند، در حالی که باتری های لیتیومی بزرگتر گاهی اوقات سلول های سکه ای نامیده می شوند.

علیرغم بسیاری از مزایای ساعت کوارتز در مقایسه با یک ساعت صرفاً مکانیکی، مانند بودن؛ تولید ارزان‌تر، مستحکم‌تر و خودتنظیم‌تر در میان سایرین، ساعت کوارتز یک افت دارد. این تکیه بر باتری های شیمیایی برای تامین انرژی آنهاست.

۳ نوع اصلی از باتری های مورد استفاده در ساعت وجود دارد:

عطارد

اکسید

نقره لیتیوم

نام‌های رایج آن‌ها با اشاره به یکی از الکترودهایی که استفاده می‌کنند، آمده است. در مورد باتری های اکسید نقره و جیوه، این الکترود مثبت است، در حالی که باتری لیتیومی به نام الکترود منفی آن نامگذاری شده است. باتری های جیوه ای از دهه ۱۹۹۰ به دلیل نگرانی های بهداشتی و زیست محیطی با استفاده از جیوه تولید نشدند.

باتری ساعت به دو قسمت مجزا تقسیم می شود، قوطی آند (منفی) و قوطی کاتد (مثبت). آند ژلی است که حاوی مخلوطی از الکترود منفی و الکترولیت است. کاتد حاوی الکترود مثبت است. هر قسمت توسط یک پوسته فلزی به رنگ خاکستری در تصویر بالا احاطه شده است که بیرون سلول را تشکیل می دهد و همچنین به عنوان نقاط تماس مثبت و منفی مربوطه عمل می کند.

یک جداکننده که معمولاً یک شبکه است، از مخلوط شدن الکترودها جلوگیری می کند، اما اجازه می دهد تا یون ها بین هر نیمه سلول جریان داشته باشند. اگرچه الکترودها با یکدیگر تماس ندارند، اما به طور الکتریکی توسط الکترولیت به هم متصل می شوند. عایق تضمین می کند که دو قسمت بدنه در جای خود قرار گرفته و با یکدیگر تماس نداشته باشند. همچنین به عنوان یک مهر و موم عمل می کند که از فرار مخلوط های شیمیایی جلوگیری می کند. معمولا از نایلون ساخته می شود. گاهی اوقات از آن به عنوان واشر یاد می شود. به زبان ساده؛ در باتری اکسید نقره، الکترولیت باعث می شود نقره اکسیداسیون خود را از دست بدهد.

سپس الکترولیت اکسیداسیون را به روی منتقل می کند. بنابراین شما با اکسید نقره و روی شروع می کنید و با نقره و اکسید روی پایان می دهید. در این فرآیند یک الکترون آزاد می شود که همان بار الکتریکی است که می توانیم از آن استفاده کنیم. در فرمول زیر نقره نقره و روی روی است.

بیشتر باتری‌های ساعت از نوع Primary Cells هستند که به این معنی است که قابل شارژ نیستند. هنگامی که واکنش ها در داخل باتری اتفاق افتاد، آنها را نمی توان به راحتی بازگرداند و بنابراین باتری ها دور ریخته می شوند. برخی از شرکت‌های ساعت از باتری‌های لیتیوم یونی استفاده می‌کنند که با انرژی خورشیدی یا حرکت ساعت شارژ می‌شوند، مانند Seiko Solar یا Citizen Eco-Drive. باتری های قابل شارژ را سلول های ثانویه می نامند و به طور کلی از نظر عملکرد به عنوان باتری ساعت نسبت به سلول های اولیه پایین تر هستند. باتری‌های ساعت‌ها سلول‌های خشک هستند، به این معنی که مواد شیمیایی مورد استفاده مایعات آزاد نیستند. آنها معمولاً به شکل خمیر استفاده می شوند و فقط رطوبت کافی برای عبور جریان دارند.

کد نام جهانی است که در نحو نامگذاری باتری به آن اشاره شده است. در زیر بیشتر توضیح داده شده است. الکترولیت مورد استفاده در باتری های ساعت جیوه و اکسید نقره، سدیم هیدروکسید بسیار قلیایی است.

در باتری‌های لیتیومی، شیمی کمی پیچیده‌تر وجود دارد، بنابراین الکترولیت مورد استفاده مخلوطی از پرکلرات لیتیوم، کربنات پروپیلن و دی متوکسی اتان است.

ولتاژ اسمی میانگین خروجی باتری در طول عمر مفید آن است. ولتاژ پایانی کمترین مقدار ولتاژی است که سلول قبل از خرابی تولید می کند.

عمر مفید ناشی از واکنش های جانبی است که به طور طبیعی حتی زمانی که هیچ باری به باتری وارد نمی شود، رخ می دهد. این واکنش ها جریان تولید نمی کنند و ۵ تا ۲۰ درصد از شارژ اولیه سلول را در سال از دست می دهند.

باتری های ساعت دارای یک نحو نامگذاری جهانی هستند. آنها توسط همه برندهای معتبر ساعت استفاده می شوند، با این حال برخی از شرکت ها، به ویژه رناتا، از سیستم نامگذاری خود استفاده می کنند. در زیر با جزئیات بیشتر به این موضوع اشاره شده است. نحو نامگذاری رشته ای از حروف و اعداد است که نوع و اندازه سلول باتری را به ما می گوید.

قبلاً فهمیدیم که کد باتری های اکسید نقره S و کد باتری های لیتیومی C است.

بعد از کد نوع باتری که معمولاً یک R داریم، این فقط به این معنی است که سلول باتری به شکل گرد است.

سپس دو عدد داریم که قطر و ارتفاع سلول را به ما می گوید. Height همیشه به عنوان مقدار دقیق داده می شود، اگرچه مقدار شامل یک نقطه اعشار نیست.

به عنوان مثال، یک مقدار ارتفاع که به عنوان ۳ داده می شود، ۳ میلی متر است، و مقدار ارتفاع ۳۳، ۳.۳ میلی متر است. مقدار Diameter داده شده همیشه قطر دقیق بر حسب میلی متر نیست، بلکه یک کد عددی جهانی است. از نمودار زیر می بینیم که کد ۵ به معنای قطر ۵.۸ میلی متر است.

مقدار کمی تحمل در اندازه مجاز وجود دارد، اما هیچ باتری خارج از این تولید نمی شود. به عنوان مثال شما نمی توانید باتری ۶.۲ میلی متری بخرید، اما می توانید باتری ۵.۹ میلی متری را پیدا کنید.

باتری های اکسید نقره در دو نوع اصلی موجود هستند:

زهکشی کم

زهکشی بالا

باتری Low Drain دارای مقاومت داخلی بالایی است، به این معنی که جریان موجود محدود است. آنها از هیدروکسید سدیم به عنوان الکترولیت استفاده می کنند. این امر باتری‌های Low Drain را بسیار پایدار می‌کند، اما به این معنی است که در صورت نیاز به جریان یا پالس بالا، مانند استفاده از چراغ روی ساعت یا به صدا درآمدن زنگ هشدار، نمی‌توان از آنها استفاده کرد. باتری های High Drain مقاومت داخلی کمتری دارند و بنابراین می توانند در ساعت هایی با عملکرد ثانویه که نیاز به پالس جریان بالا دارند استفاده شوند. آنها از هیدروکسید پتاسیم به عنوان الکترولیت استفاده می کنند. با این حال، باتری‌های با تخلیه بالا، میزان خود تخلیه بالاتری دارند و پس از تخلیه ظرفیت، احتمال نشت آن بسیار زیاد است.

تمام باتری‌های اکسید نقره احتمال نشتی دارند و به حرکت ساعت آسیب می‌رسانند. این معمولاً زمانی اتفاق می‌افتد که سلول باتری تخلیه شده و مقداری از الکترولیت بسیار قلیایی با الکترود روی تماس پیدا کند. در چنین مواردی الکترولیز اتفاق می افتد و گاز هیدروژن تولید می شود. گاز می تواند از طریق عایق ساخته شده و از سلول خارج شود و در این فرآیند به آن آسیب برساند.

هنگامی که مهر و موم شکسته شد، مواد شیمیایی خورنده در داخل سلول باتری می توانند فرار کنند و باعث آسیب شوند. جیوه در گذشته به عنوان یک مهار کننده برای کاهش خطر نشت استفاده می شده است. محتوای جیوه معمولاً حدود ۰.۲٪ از کل ترکیب باتری بود، اما این عمل تا حد زیادی به دلیل نگرانی های زیست محیطی با استفاده از جیوه، و پیشرفت در ساخت سلول باتری که احتمال نشتی را کاهش می دهد، متوقف شده است. در این مقاله می توانید در مورد نشتی باتری ساعت و نحوه رفع آن بیشتر بدانید. از آنجایی که آنها از نقره استفاده می کنند، باتری های اکسید نقره معمولاً گران هستند.

باتری‌های لیتیومی معمولاً در ساعت‌هایی استفاده می‌شوند که برای عملکردهای ثانویه به پالس‌های جریان زیاد مکرر نیاز دارند. با توجه به اندازه آنها، ظرفیت آنها به طور کلی بسیار بیشتر از یک باتری اکسید نقره است، سلول فوق به عنوان مثال دارای ظرفیت ۱۵۰ میلی آمپر ساعت است.

از آنجایی که آنها می توانند یک جریان ثابت ثابت ارائه دهند، اگر حرکت ساعت به مدار کوتاه تبدیل شود، باتری لیتیومی خیلی سریع تخلیه می شود. با توجه به ترکیب شیمیایی استفاده شده، عملاً هیچ خطری برای نشت باتری های لیتیومی وجود ندارد. با این حال لیتیوم خود بسیار قابل احتراق است و بنابراین اگر ساعت در معرض گرمای شدید قرار گیرد، احتمال انفجار سلول باتری وجود دارد. در مقایسه با باتری‌های اکسید نقره، چون از عناصر ارزان‌تری استفاده می‌شود، سلول‌های سکه لیتیومی معمولاً ارزان هستند.

رناتا بخش قابل توجهی از باتری‌های ساعت در حال استفاده را تولید می‌کند و آنها سیستم شماره‌گذاری خود را برای باتری‌های اکسید نقره دارند که در کنار دستور نامگذاری جهانی استفاده می‌کنند. به دلیل حجم بالای باتری هایی که عرضه می کنند، این سیستم شماره گذاری گاهی اوقات به عنوان شماره باتری “سوئیسی” نامیده می شود. خود سیستم شماره گذاری منطقی ندارد و هیچ اطلاعاتی در مورد اندازه یا ترکیب باتری ارائه نمی دهد. به عنوان مثال یک باتری ۳۹۵ یک باتری کم تخلیه با قطر ۹.۵ میلی متر در ارتفاع ۲.۷ میلی متر است، یک باتری ۳۹۶ یک باتری تخلیه بالا با قطر ۷.۹ میلی متر در ارتفاع ۲.۶ میلی متر است. نحو نامگذاری جهانی، اگرچه در سطح بین المللی استفاده می شود، گاهی اوقات به عنوان شماره باتری “ژاپنی” نامیده می شود. این به این دلیل است که Maxell، Panasonic، Sony و Toshiba همگی به طور انحصاری از سیستم یونیورسال استفاده می کنند و کد را به صورت برجسته روی باتری های خود چاپ می کنند.