บทความ

แบตเตอร์รี่ ลิเที่ยมไอออน แตกต่างจาก กรดตะกั่วอย่างไร จะเลือกใช้แบบไหนดี

แบตเตอร์รี่ ลิเที่ยมไอออน แตกต่างจาก กรดตะกั่วอย่างไร จะเลือกใช้แบบไหนดี

แบตเตอร์รี่ที่ใช้กับมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า แบ่งเป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ ลิเที่ยมไอออน แล่ะ ตะกั่ว สามารถอธิบายได้ดังนี้:

1. แบตเตอร์รี่ลิเที่ยมไอออน (Litium Ion Battery) ปัจจุบันเป็นแบตเตอรี่ที่ดีที่สุดสำหรับเก็บไฟ เทคโนโลยีใหม่ เมื่อ 20 ปีที่ผ่านมา เพราะมีขนาดเล็กน้ำหนักเบา ข้อดี หนักน้อยกว่า 1/3 ของแบบกรดตะกั่ว และปริมาตรเล็กกว่า 1/2 แล่ะ ใช้งานได้ 800-1000 รอบ ถ้าชาร์จทุกวัน ประมาณ 2.5-3 ปี ข้อเสียคือราคาแพงกว่า
2. แบตเตอร์รี่กรดตะกั่ว (Litium Ion Battery) เป็นแบตเตอร์เทคโนโลยีเก่า กว่า 150 ปีแล้ว ข้อดี ราคาถูก แต่ข้อเสียคือ ใหญ่แล่ะหนัก อายุการใช้งาน 600 รอบ ถ้าชาร์จทุกวัน ประมาณ 1.5-2 ปี

แบตเตอร์รี่ Lion-Ion ดีกว่า แบบ Lead Acid อย่างไร:


ภาพแสดงแบตเตอร์รี่ลิเที่ยมไอออน เป็นลูกเล็กๆ แพ็ครวมกันเป็นแพ็ค ใช้ใน มอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า จักรยานไฟฟ้า แล่ะสกู๊ตเตอร์ไฟฟ้า

ข้อได้เปรียบประการที่ 1 - เหนือกว่าขนาดและน้ำหนัก

ในขณะที่ความหนาแน่นของพลังงานที่เหนือกว่าไม่สำคัญสำหรับการใช้งาน สิ่งสำคัญคือรถยนต์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา ความหนาแน่นของพลังงานที่เพิ่มขึ้นช่วยเพิ่มกระบวนการติดตั้งและติดตั้งสำหรับการเก็บรักษาพลังงานแบบคงที่

กราฟด้านบนแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีน้ำหนักประมาณหนึ่งในสามและครึ่งหนึ่งของปริมาตรเมื่อเทียบกับกรดตะกั่ว (Flood, AGM, และเจล) แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอยู่ในกลุ่มของตัวเองเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ประเภทอื่น ๆ ทั้งหมดเนื่องจากมีพลังงานหนาแน่นมากขึ้น

ข้อได้เปรียบประการที่ 2 - ความยืดหยุ่นสูง

แบตเตอรี่ทั้งหมดมีความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายจากอุณหภูมิที่สิ้นเปลืองและอุณหภูมิที่สูงเกินไป แบตเตอรี่กรดตะกั่วโดยทั่วไปมีความยืดหยุ่นน้อยกว่าการทำผิดประเภทนี้และได้รับอันตรายหากปล่อยออกมาเร็วหรือลึกเกินไป แบตเตอรี่กรดตะกั่วจะสูญเสียวงจรที่อาจเกิดขึ้นหากปล่อยออกมาต่ำกว่า 50% ของค่าใช้จ่าย (State of Charge หรือ SOC) หรือปล่อยออกมาเร็วกว่า C / 8 ในทางกลับกันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถปล่อยให้เหลือประมาณ 80% SOC และในอัตรา C / 2 โดยไม่มีความเสียหายระยะยาวใด ๆ ตารางด้านบนแสดงลักษณะทั่วไปของแบตเตอรี่สามประเภท กรดตะกั่วที่ถูกน้ำท่วม, กรดตะกั่วที่ควบคุมโดยวาลว์และลิเธียมไอออน

วิธีที่เป็นประโยชน์ในการคิดและชาร์จประจุแบตเตอรี่คือการจินตนาการว่าเป็นบอลลูน ถ้าคุณเพิ่มบอลลูนซ้ำ ๆ จนเต็มขีดความสามารถแล้วพ่นทิ้งให้หมดบอลลูนอาจอ่อนล้าจากความเครียดที่มากเกินไป ตอนนี้ลองนึกถึงบอลลูนอีกครั้งที่คุณพองตัวและยุบตัวลงอีกครั้งจาก 50% เป็น 90% เต็มตัววัสดุจะได้รับความเครียดน้อยลงและยาวนานกว่าบอลลูนแรก แผ่นภายในแบตเตอรี่ได้รับความเค้นเทียบเท่ากับวัสดุบอลลูน ในตัวอย่างนี้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะทำมาจากวัสดุบอลลูนที่ดีและแข็งแรงเมื่อเทียบกับกรดตะกั่ว

นอกเหนือจากความลึกของการจำหน่ายแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังมีชีวิตที่มีประโยชน์อีกต่อไป พวกเขาสามารถรอบเวลามากขึ้นโดยไม่สูญเสียความสามารถอย่างมีนัยสำคัญ

ข้อได้เปรียบประการที่ 3 - อายุการใช้งานยาวนานกว่า

ใช่จริงค่าใช้จ่ายเริ่มต้นของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแพงกว่าตัวเลือกอื่น ๆ เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นเทคโนโลยีที่ใหม่กว่าจึงมีโอกาสที่จะสามารถดักจับและลดช่องว่างค่าใช้จ่ายได้เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่สุกงอมเหล่านี้ซึ่งมีมานานแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะลดราคาลงและจะลดลงต่ำกว่า 400 เหรียญต่อกิโลวัตต์ต่อชั่วโมงในอนาคตอันใกล้นี้ แต่การเปรียบเทียบแบตเตอรี่โดยใช้ป้ายราคาเริ่มต้นและความจุที่ได้รับการจัดอันดับหรือไม่? ไม่ได้อย่างแน่นอน.

กราฟด้านบนสามารถควบคุมคนในทิศทางที่ไม่ถูกต้องเกี่ยวกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่แตกต่างกันมาก ค่าใช้จ่ายเริ่มต้นของแบตเตอรี่เป็นสิ่งสำคัญเมื่องบประมาณสำหรับระบบ แต่สามารถมองเห็นได้สั้น ๆ เพื่อมุ่งเน้นเฉพาะการรักษาค่าใช้จ่ายเริ่มต้นลงเมื่อแบตเตอรี่มีราคาแพงกว่าสามารถประหยัดเงินในระยะยาว

 

กราฟค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งานนี้เป็นการเปรียบเทียบที่ดียิ่งขึ้นเพราะคำนึงถึงความลึกของการปล่อยและวงจรชีวิตโดยทั่วไป ในกรณีนี้แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่มีน้ำท่วมมีต้นทุนวงจรชีวิตต่ำสุด แต่สมมติว่าพวกเขาได้รับการบำรุงรักษาอย่างถูกต้องและไม่ถูกทารุณกรรม นี่เป็นสถานการณ์ที่ดีที่สุด หากได้รับการปลดประจำการเกินกว่า 50% เป็นประจำหรือหากการบำรุงรักษาถูกทอดทิ้งแล้วจะไม่สามารถใช้งานได้นานจนส่งผลให้ค่าใช้จ่ายของวงจรชีวิตเพิ่มขึ้น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้องมีการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อยและมีความยืดหยุ่นในการคายประจุอย่างไม่สม่ำเสมอ เมื่อรวมกันปัจจัยเหล่านี้ทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนน่าสนใจมากขึ้นสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์นอกพื้นที่ ด้านล่างลิเทียมไอออนมีจำนวนรอบประมาณหกเท่าเมื่อเทียบกับกรดตะกั่ว

หน้าที่: Lead-Acid
สำหรับตอนนี้การเดิมพันที่ปลอดภัยที่สุดของคุณคือการใช้แบตเตอรี่กรดแบบตะกั่วที่พยายามและความจริงสำหรับการจัดเก็บพลังงานของคุณนอกพื้นที่ คอนโทรลเลอร์และเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าที่มีอยู่ในตลาดในปัจจุบันได้รับการออกแบบมาเพื่อทำงานร่วมกับกรดตะกั่วและมีการทดสอบภาคสนามเป็นเวลาหลายปี แท็กราคาเริ่มต้นยังคงเป็นเงินออมที่สำคัญมากกว่าลิเธียมไอออน หากแบตเตอรี่กรดตะกั่วถูกรักษาไว้อย่างถูกต้องจะมีประสิทธิภาพที่ 80-90% แต่โชคดีกับการบำรุงรักษานั้น

แบตเตอรี่กรดตะกั่วหลักสองชนิดถูกน้ำท่วมและ VRLA (Valve Regulated Lead-Acid) แบตเตอรี่ตะกั่วกรดน้ำท่วมเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีราคาแพงที่สุด แต่ยังมีความยืดหยุ่นน้อยที่สุดในการทำความเสียหายที่ต้องได้รับการดูแลและบำรุงรักษาอย่างมีนัยสำคัญ ถ้าคุณต้องการหลีกเลี่ยงความต้องการในการบำรุงรักษา VRLA อาจจะดี แต่ปกติแล้วจะมีราคาสูงกว่าราคาสองเท่าและมีอายุการใช้งานที่สั้นกว่าเมื่อเทียบกับประเภทที่ถูกน้ำท่วม ที่เรียกกันทั่วไปว่า "ปิดผนึก" แบตเตอรี่ VRLA ไม่ได้ถูกปิดผนึกด้วยเทคนิค แต่มีการควบคุมวาลว์เพื่อให้สามารถปิดแก๊สได้ ตรวจสอบบทความอื่น ๆ ของฉันการเลือกแบตเตอรี่กรดตะกั่วสำหรับ Off Grid Solar

ผู้มาใหม่: Lithium-Ion
มานานหลายสิบปีแล้วแบตเตอรี่กรดตะกั่วเป็นทางเลือกที่โดดเด่นสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบ Off Grid แต่ด้วยการเติบโตของรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่สองประเภทที่คุณคุ้นเคยมากที่สุดอาจจะไม่ได้เป็นแบตเตอรี่กรดตะกั่วและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน รถส่วนใหญ่ในอเมริกานำแบตเตอรี่กรดตะกั่วในขณะที่เกือบทุก Blackberry และคอมพิวเตอร์แล็ปท็อปได้รับพลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ชนิดหนึ่งเหมาะสำหรับรถยนต์ของคุณและอีกชิ้นหนึ่งสำหรับโทรศัพท์มือถือของคุณเกิดจากสารเคมีที่ใช้ภายในแบตเตอรี่แต่ละประเภท

พื้นฐาน Batery
แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าเคมีซึ่งหมายถึงการสร้างกระแสไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยาทางเคมีที่ควบคุมระหว่างสารต่างๆ แบตเตอรี่ส่วนใหญ่รวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและกรดตะกั่วรวมถึงขั้วบวกขั้วลบและสารระหว่างทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ ขั้วบวกมักเป็นเทอร์มินัลที่เป็นบวกและกระแสไฟฟ้าไหลเข้าสู่แบตเตอรี่เมื่อใช้งาน ขั้วลบมักเป็นขั้วลบและเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลออกจากกระแสไฟฟ้า เคมีระหว่างพวกเขาเป็นสิ่งที่ให้กระแสไฟฟ้าด้วยค่าของมัน แต่พวกเขาต้องการสารที่สามในรูปแบบของอิเล็กโทรไลเพื่อทำหน้าที่เป็นสื่อ ถ้าขั้วบวกและแคโทดเข้ามาสัมผัสผลลัพธ์ก็คือวงจรลัดวงจร

เคมีกรดตะกั่ว
ขั้วบวกและแคโทดในแบตเตอรี่กรดตะกั่วทั่วไปทำมาจากตะกั่วและไดออกไซด์และพวกเขาจะเชื่อมต่อกันโดยอิเล็กโทรไลต์ของสารละลายซึ่งเป็นกรดกำมะถันประมาณหนึ่งในสาม เมื่อแบตเตอรี่ปล่อยกระแสไฟฟ้าปฏิกิริยาทางเคมีจะค่อยๆแปลงขั้วทั้งสองขั้วลงในซัลเฟตตะกั่ว การชารจแบตเตอรี่บางสวนกลับการแปลงนั้น

อิเลคตรอนลิเธียมไอออน
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้สารหลายชนิดโดยมีองค์ประกอบทั่วไปคือการย้ายลิเทียมระหว่างขั้วไฟฟ้าระหว่างปฏิกิริยาการผลิตไฟฟ้า กราไฟต์มักใช้เพื่อทำให้ขั้วบวกในขณะที่คาโทดสามารถทำจากลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตหรือลิเธียมแมงกานีสออกไซด์และสารประกอบลิเทียมอื่น ๆ นอกเหนือจากนี้ อิเล็กโทรไลต์เป็นสารละลายของเกลือลิเธียมในตัวทำละลายอินทรีย์ การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นการย้อนกลับการโยกย้ายลิเทียมในเคมีของแบตเตอรี่

คุณลักษณะของกรดตะกั่ว
แบตเตอรี่ลิเธียมตะกั่วเป็นแบตเตอรี่เก่าที่เก่าแก่ที่สุดในโลกที่สามารถชาร์จได้ตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 19 พวกเขามีหนึ่งในพลังงานต่ำสุดถึงน้ำหนักและพลังงานเพื่อปริมาณการออกแบบแบตเตอรี่ในการดำรงอยู่ทำให้พวกเขาใหญ่มากและหนักสำหรับจำนวนเงินรวมของพลังงานที่พวกเขาสามารถนำออก สิ่งที่พวกเขาทำไปสำหรับพวกเขาก็คือพวกเขามีอัตราส่วนระหว่างไฟกระชากกับน้ำหนักที่สูงมากซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถส่งกระแสไฟฟ้าแรงใหญ่ ๆ พร้อมกันได้ ทำให้เหมาะสำหรับแอพพลิเคชันที่ต้องใช้พลังงานมหาศาลเช่นไฟกระพริบเป็นต้น แบตเตอรี่กรดตะกั่วยังมีราคาถูกในการผลิต อย่างไรก็ตามพวกเขาไม่ค่อยมีบทบาทที่ต้องการพลังงานไฟฟ้าที่มั่นคงต่ำหรือปานกลางในระยะเวลาอันยาวนาน พวกเขายังมีเวลาชาร์จไฟนาน

คุณสมบัติของลิเทียมไอออน
โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่กรดตะกั่วการออกแบบลิเธียมไอออนมีอัตราส่วนพลังงานต่อน้ำหนักและกำลังต่อปริมาตรสูง มันยากที่จะจินตนาการถึงคอมพิวเตอร์แล็ปท็อปที่ทันสมัยโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์อิเลคทรอนิคส์ที่กระฉับกระเฉงอื่น ๆ ที่ไม่มีแบตเตอรี่เหล่านี้เนื่องจากเพื่อตอบสนองความต้องการด้านพลังงานเหล่านี้ด้วยการออกแบบแบตเตอรี่อื่น ๆ จะหมายถึงแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานสั้นลง แม้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีความสามารถในการกระเพื่อมเช่นเดียวกับแบตเตอรี่กรดตะกั่ว อย่างไรก็ตามพวกเขามีสองข้อบกพร่องใหญ่ อันดับแรกมีราคาแพงมาก ประการที่สองความสามารถในการเก็บประจุจะลดลงแม้ว่าแบตเตอรี่จะไม่ใช้งาน แบตเตอรี่กรดตะกั่วสามารถทำงานได้ดีเป็นเวลาหลายปี ทุกคนที่ได้เก็บโทรศัพท์มือถือเดียวกันหรือแบตเตอรี่แล็ปท็อปสำหรับปีหรือสองรู้เดียวกันไม่สามารถกล่าวของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไป