تحلیل عملکرد، مکانیسم های تخریب و قابلیت اطمینان باتری های مورد استفاده در ساعت های کوارتز و هوشمند

باتری ساعت به عنوان منبع انرژی جمع وجور و حیاتی در ساعت های کوارتز، مکانیکی و هوشمند، نقشی تعیین کننده در دقت زمان سنجی و قابلیت اطمینان این دستگاه ها ایفا می کند. این مقاله با مرور جامع انواع باتری های سکه ای شامل لیتیوم، نقره-اکسید، قلیایی و روی-هوا، ساختار داخلی، مکانیسم های خودتخلیه و نشت الکترولیت، و نیز تحلیل داده های تجربی حاصل از بیش از ۲۰۰۰۰ باتری در کاربردهای واقعی، وضعیت کنونی قابلیت اطمینان این منبع انرژی را مورد بررسی قرار می دهد. یافته های حاصل از داده ها نشان می دهد که باتری های لیتیوم با نرخ خودتخلیه ۰.۹ درصد در سال و عمر مفید ۸.۲ سال در ساعت های کوارتز، بالاترین عملکرد را دارند در حالی که باتری های قلیایی با نرخ خودتخلیه ۸.۵ درصد، نرخ نشت ۵۸ درصد از کل موارد نشت و عمر ۲.۸ سال، کمترین قابلیت اطمینان را نشان می دهند. نشت باتری با ۱۲.۴ درصد، سومین علت اصلی خرابی ساعت های گرانقیمت است و خسارت وارده در ۸۲ درصد موارد شامل خوردگی تماس های فلزی می شود. افزایش دما به ۶۰ درجه سانتیگراد، ظرفیت باتری لیتیومی را پس از یک سال به ۵۶ درصد مقدار اولیه کاهش می دهد. در ساعت های هوشمند، مصرف جریان در حالت استفاده از GPS به ۸۰ میلی آمپر رسیده و عمر باتری را به ۸.۵ ساعت کاهش می دهد. باتری های حالت جامد با عمر چرخه ۴۲۰۰ سیکل در مقابل ۴۸۰ سیکل لیتیوم-پلیمری، پتانسیل بالایی دارند اما هزینه تولید ۴.۲ برابر مانع اصلی تجاری سازی است. این مقاله ضمن نتیجه گیری بر ضرورت توسعه باتری های با نرخ نشت پایین تر، چگالی انرژی بالاتر و عمر چرخه بیشتر، ده پیشنهاد مشخص برای پژوهش های آتی شامل الکترولیت های نانوکامپوزیتی ضد نشت، کاتدهای مبتنی بر مواد دو بعدی و سیستم های برداشت انرژی ترکیبی ارائه می دهد.

کلیدواژه ها:

باتری ساعت ، نشت الکترولیت ، خودتخلیه ، باتری لیتیومی ، نقره-اکسید ، قلیایی ، ساعت هوشمند ، قابلیت اطمینان