top of page
ค้นหา

แบตเตอรี่แบบรีชาร์จ (Secondary Batteries)

อัปเดตเมื่อ 8 ก.ค. 2564

แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้มีบทบาทอย่างยิ่งในชีวิตประจำวันโดยมีสัดส่วนการใช้งานสูงถึงกว่า 80% เติบโตตามปริมาณโทรศัพท์เคลื่อนที่ แท็บเล็ต และรถยนต์ไฟฟ้า แบตเตอรี่แบบชาร์จได้ที่พบมากที่สุด ได้แก่ ตะกั่วกรด NiCd NiMH และ Li-ion ด้านล่างนี้สรุปคุณลักษณะของแบตเตอรี่ดังกล่าว


แบตเตอรี่ชนิดตะกั่วกรด - เป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟที่เก่าแก่ที่สุด แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีความทนทานหากใช้งานอย่างถูกต้อง มีราคาประหยัด แต่ให้พลังงานจำเพาะต่ำและวงรอบการชาร์จและจ่ายประจุจำกัด


นิกเกิล - แคดเมียม - NiCd เป็นแบตเตอรี่ที่สมบูรณ์แบบและวางใจได้ ใช้ในกรณีที่ต้องอายุการใช้งานที่ยาวนาน กระแสไฟที่ปล่อยออกมาสูงและที่ที่อุณหภูมิสูงหรือตำ่สุดๆ NiCd เป็นหนึ่งในแบตเตอรี่ที่ทนทานและอึดที่สุด เป็นแบตเตอรี่ชนิดเดียวที่ชาร์จได้เร็วเป็นพิเศษโดยมีความเครียดของแบตเตอรี่น้อยที่สุด NiCd ถูกใช้งานในเครื่องมือไฟฟ้า อุปกรณ์ทางการแพทย์ แบตเตอรี่สำหรับอากาศยาน และ UPS แต่เนื่องจากความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม NiCd จึงถูกแทนที่ด้วยแบตเตอรี่ชนิดอื่น ๆ แต่อย่างไรก็ตาม NiCd จะยังคงถูกใช้ในเครื่องบินเนื่องจากมีสถิติความปลอดภัยสูง


นิกเกิล - เมทัล - ไฮไดรด์-NiMH เป็นแบตเตอรี่ที่นำมาแทน NiCd เนื่องจากมีโลหะที่เป็นพิษต่ำ และให้พลังงานจำเพาะที่สูงขึ้น NiMH ถูกใช้ในเครื่องมือทางการแพทย์ รถยนต์ไฮบริด และอุปกรณ์ในงานอุตสาหกรรม NiMH ยังถูกใช้ทั่วไปสำหรับผู้บริโภคในรูปแบบเซลล์ขนาด AA และ AAA


ลิเธียม-ไอออน - Li-ion กำลังแทนที่แบตเตอรี่ในอุปกรณ์จำนวนมากที่เคยใช้แบตเตอรี่ตะกั่วกรดและนิกเกิล เนื่องจากความกังวลด้านความปลอดภัย Li-ion จึงจำเป็นต้องมีวงจรป้องกัน Li-ion มีราคาแพงกว่าแบตเตอรี่อื่น ๆ ส่วนใหญ่ แต่ด้วยจำนวนการใช้งานได้นาน และการบำรุงรักษาต่ำทำให้ต้นทุนต่อ cycle ต่ำเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ชนิดอื่น ๆ


รูปที่ 1 แสดงสัดส่วนการใช้งานแบตเตอรี่แบบที่ชาร์จไม่ได้ (primary battery) และแบบรีชาร์จ โดยแยกตามชนิดของส่วนประกอบทางเคมีที่ใช้

รูปที่ 1: สัดส่วนการตลาดของแบตเตอรี่ แยกตามประเภทและชนิดของส่วนประกอบทางเคมี


37% ลิเธียม-ไอออน

20% ตะกั่วกรด (แบตเตอรี่สำหรับสตาร์ทเครื่องยนต์)

15% อัลคาไลน์ (แบตเตอรี่แบบชาร์จไม่ได้)

8% ตะกั่วกรด (สำหรับงานทั่วไปที่ไม่เกี่ยวกับการสตาร์ทเครื่องยนต์)

6% สังกะสี-คาร์บอน (แบตเตอรี่แบบชาร์จไม่ได้)

5% ตะกั่วกรด (ชนิด deep-cycle)

3% นิกเกิล - เมทัล - ไฮไดรด์

3% ลิเธียม (แบตเตอรี่แบบชาร์จไม่ได้)

2% นิกเกิล-แคดเมียม

1% อื่น ๆ

ที่มา: Frost & Sullivan (2009)

ด้วยส่วนแบ่งการตลาดถึง 37 เปอร์เซ็นต์ Li-ion เป็นตัวเลือกแบตเตอรี่สำหรับอุปกรณ์พกพาและระบบส่งกำลังไฟฟ้า

ตะกั่วกรดเป็นแหล่งพลังงานที่มีประสิทธิภาพและประหยัดสำหรับการใช้งานจำนวนมาก แม้ว่า Li-ion จะรุกเข้าสู่ตลาดของตะกั่วกรด แต่ความต้องการใช้งานแบตเตอรี่ตะกั่วกรดยังคงเพิ่มขึ้น การใช้งานแบ่งออกเป็นแบตเตอรี่สำหรับสตาร์ทเครื่องยนต์ หรือที่เรียกว่า SLI (20%) แบตเตอรี่แบบใช้งานอยู่กับที่สำหรับการสำรองพลังงาน (8%) และแบตเตอรี่ deep-cycle สำหรับการเคลื่อนที่ (5%) เช่นรถกอล์ฟ รถเข็นวีลแชร์ และรถลิฟท์ไฟฟ้า


ตารางที่ 1 เปรียบเทียบคุณลักษณะของแบตเตอรี่แบบรีชาร์จที่ใช้กันทั่วไปทั้งสี่ชนิดในปัจจุบัน โดยแสดงประสิทธิภาพโดยเฉลี่ย Li-ion แบ่งออกเป็นประเภทต่าง ๆ โดยตั้งชื่อตามวัสดุที่ใช้เป็นขั้วตัวนำไฟฟ้า ซึ่ง ได้แก่ โคบอลต์ แมงกานีส ฟอสเฟต และไททาเนต


ตารางที่ 1 เปรียบเทียบคุณลักษณะของแบตเตอรี่แบบรีชาร์จ

1. หากรวมถึงโคบอลต์ นิกเกิล แมงกานีส และอลูมิเนียม ความหนาแน่นของพลังงานอาจได้ถึง 250Wh/kg

2. อายุของการใช้งานขึ้นอยู่กับความลึกของการคายประจุ(DoD) DoD ตื้นช่วยยืดอายุการใช้งาน

3. อายุการใช้งานจะขึ้นอยู่กับการซ่อมบำรุงเป็นประจำเพื่อป้องกัน memory effect

4. แบตเตอรี่ชาร์จเร็วพิเศษถูกสร้างขึ้นมาเพื่อวัตถุประสงค์พิเศษ

5. การคายประจุเองจะสูงสุดทันทีหลังจากชาร์จเสร็จ NiCd สูญเสียประมาณ 10% ใน 24 ชั่วโมงแรกจาก นั้นจะลดลงเป็น 10% ทุก 30 วัน อุณหภูมิและอายุที่สูงจะเพิ่มอัตราการคายประจุเอง

6. 1.25V เป็นแบบดั้งเดิม 1.20V เป็นเรื่องปกติมากขึ้น

7. ผู้ผลิตอาจให้ตัวเลขแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นเนื่องจากความต้านทานภายในต่ำ (การตลาด)

8. สามารถจ่ายกระแสสูง แต่ต้องใช้เวลานานในการชาร์จ

9. อย่าชาร์จ Li-ion ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง

10. การบำรุงรักษาอาจอยู่ในรูปของการทำให้แรงดันไฟฟ้าเท่ากันหรือ topping charge* เพื่อป้องกัน การเกิดซัลเฟต

11. วงจรป้องกันตัดจะตัดเมื่อแรงกันไฟฟ้าต่ำกว่า 2.20V และสูงกว่า 4.30V สำหรับ Li-ion ส่วนใหญ่ แต่ การตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าอาจแตกต่างไปจากนี้สำหรับลิเธียมเหล็ก - ฟอสเฟต

12. ประสิทธิภาพของคูลอมบิกคืออัตราส่วนระหว่างความจุในการชาร์จกับความจุในการคายประจุ จะเห็น ว่าประสิทธิภาพของคูลอมบิกจะสูงกว่าด้วยการชาร์จที่เร็วขึ้น (ส่วนหนึ่งเกิดจากข้อผิดพลาดในการคาย ประจุเอง)

13. Li-ion อาจมีต้นทุนต่อรอบการชาร์จและคายประจุ ต่ำกว่ากรดตะกั่ว


* Over charge คือการชาร์แบตเตอรี่ต่อไปเกินจุดที่แบตเตอรี่เต็มแล้ว

**Trickle charge คือการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยกระแสต่ำมาก (~0.05C) เพื่อให้แบตเตอรี่มีประจุเต็มตลอดเวลาในระหว่างการการจัดเก็บ (ชดเชยอัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่)

***Topping charge ใช้กับแบตเตอรี่ที่อยู่ในระหว่างการบำรุงรักษาหรือการจัดเก็บ โดยการชาร์จด้วยกระแสต่ำ (~0.1C) เพื่อให้แบตเตอรี่เต็มและเพื่อป้องกันการเกิดซัลเฟตในแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

แบตเตอรี่กำลังก้าวหน้าในสองด้านได้แก่พลังงานจำเพาะ (specific energy) ที่เพิ่มขึ้นสำหรับระยะเวลาการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และกำลังไฟฟ้าจำเพาะ (specific power) ที่ดีขึ้นสำหรับความต้องการโหลดกระแสสูง การเพิ่มขึ้นของคุณลักษณะหนึ่งของแบตเตอรี่อาจไม่ทำให้อีกคุณสมบัติหนึ่งแข็งแกร่งขึ้นโดยอัตโนมัติ โดยทั่วไปมักจะเป็นการประนีประนอมกัน รูปที่ 2 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าพลังงานจำเพาะในหน่วยของ Wh/kg และค่ากำลังจำเพาะในหน่วยของ W/kg

รูปที่ 2: กำลังไฟฟ้าจำเพาะและพลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้


พลังงานจำเพาะคือความจุที่แบตเตอรี่สามารถกักเก็บได้ในหน่วยวัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม (Wh/kg) กำลังไฟฟ้าจำเพาะคือความสามารถของแบตเตอรี่ในการจ่ายพลังงานเป็นวัตต์ต่อกิโลกรัม (W/kg)



เอกสารอ้างอิง

[1] Battery University, [Online]. Available: www.batteryuniversity.com

 

AEC Hybrid Plus ให้บริการตรวจเช็คแบตเตอรี่ไฮบริด (Hybrid battery testing) ซ่อมแบตเตอรี่ไฮบริด (Hybrid battery repair) ฟื้นฟูสภาพแบตเตอรี่ (Hybrid battery reconditioning) และเปลี่ยนชุดแบตเตอรี่ไฮบริด(Hybrid battery rebuild/replacement) ด้วยเครื่องมือที่ทันสมัย อะไหล่ที่มีคุณภาพและทีมงานที่เชี่ยวชาญ พร้อมใบรับประกัน

ดู 79 ครั้ง0 ความคิดเห็น

Comments


bottom of page