จากการเกิดขึ้นของแบตเตอรี่หลายประเภทและการพัฒนาอุปกรณ์อัจฉริยะขั้นสูงอย่างต่อเนื่อง, ยานพาหนะไฟฟ้า, และพลังงานแสงอาทิตย์, มีการถกเถียงกันอย่างต่อเนื่องว่าแบตเตอรี่ประเภทใดที่ให้ประสิทธิภาพและพลังงานที่ดีที่สุด. หนึ่งในการเปรียบเทียบที่พบบ่อยที่สุดและเกิดซ้ำคือการอภิปรายระหว่างแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดกับลิเธียมไอออน. บทความนี้จะสำรวจความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน.

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ตัวแรกที่ใช้ในเชิงพาณิชย์. มันถูกประดิษฐ์ขึ้นใน 1859 และยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย. ต่างจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน, แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีราคาไม่แพงและมักถูกมองว่าเป็นวิธีที่ถูกกว่าในการให้พลังงานปริมาณมาก.

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ซึ่งโดยปกติจะใช้ตะกั่วที่มีรูพรุนเป็นขั้วบวกและออกไซด์ที่มีประจุลบ (ตะกั่วออกไซด์) เป็นขั้วไฟฟ้าบวก.

ทั้งแคโทดและแอโนดถูกแช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ซึ่งประกอบด้วยสารละลายที่เป็นกรดของกรดซัลฟิวริกเจือจาง. การจุ่มอิเล็กโทรดในอิเล็กโทรไลต์ทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีเกิดขึ้น. เกิดปฏิกิริยาเคมีภายในแบตเตอรี่, ปล่อยกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขั้วไฟฟ้า.

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะไฟฟ้า, เรือยนต์, สกู๊ตเตอร์ไฟฟ้า, ไฟฉุกเฉิน, และสาขาอื่นๆ.

1. พวกเขามีราคาถูก. นั่นคือเหตุผลที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในตลาดปัจจุบัน.
2. มีอัตราการคายประจุเองต่ำที่สุดในบรรดาแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ทั้งหมด.
3. แบตเตอรี่ตะกั่วกรดต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อยและสามารถทำงานได้ดีภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย.
4. กำลังไฟฟ้าจำเพาะสูง, ซึ่งสามารถผลิตกระแสคายประจุได้สูง.

1. แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมักจะมีขนาดใหญ่กว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความจุแบตเตอรี่ใกล้เคียงกัน.
2. พวกเขามีวงจรชีวิตที่จำกัด และมีแนวโน้มที่จะมีอายุการใช้งานแบตเตอรี่สั้นลงเนื่องจากการคายประจุลึก.
3. ต้องเก็บแบตเตอรี่ไว้เพื่อป้องกันการเกิดซัลเฟตในแบตเตอรี่.
4. ความเร็วในการชาร์จช้า, การเอาไป 14 ถึง 16 ชั่วโมงในการชาร์จจนเต็ม.
5. ไม่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม, การไม่รีไซเคิลจะส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม.

นับตั้งแต่มันเกิดขึ้น, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้เปลี่ยนเกมในด้านการผลิตพลังงานและได้รับความนิยมมากขึ้นเนื่องจากการออกแบบแบบพกพา, ความจุการชาร์จ, และมีความหนาแน่นของพลังงานสูง. เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายชนิด เช่น โทรศัพท์มือถือ, แท็บเล็ต, และแล็ปท็อป. นอกจากนี้, มันยังใช้ในยานพาหนะไฟฟ้าด้วย (EV) และขี่ในอุตสาหกรรมยานยนต์และอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์.

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน, หรือที่เรียกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน, เป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ที่ใช้ลิเธียมไอออนเพื่อกักเก็บพลังงาน. ประกอบด้วยอิเล็กโทรดที่มีประจุบวก (แคโทด) และอิเล็กโทรดที่มีประจุลบ (ขั้วบวก).

ระหว่างการชาร์จ, ลิเธียมไอออนเคลื่อนที่จากแคโทดไปยังขั้วบวก, ซึ่งสร้างกระแสไฟฟ้า. กระบวนการย้อนกลับเกิดขึ้นระหว่างการจำหน่าย. แคโทดมักเป็นวัสดุที่ทำจากลิเธียมและควบคุมความจุและแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่.

โดยทั่วไป, กราไฟท์ถูกใช้เป็นวัสดุแอโนด. ระหว่างแคโทดและแอโนดจะมีอิเล็กโทรไลต์ที่ประกอบด้วยเกลือลิเธียมในตัวทำละลายอินทรีย์. ส่วนประกอบสุดท้ายของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือตัวคั่น, ซึ่งเป็นสิ่งกีดขวางทางกายภาพระหว่างแคโทดและแอโนดที่ทำให้ลิเธียมไอออนเคลื่อนที่ผ่านแบตเตอรี่พร้อมทั้งปิดกั้นอิเล็กตรอนไม่ให้เข้าไป.

ลิเธียมไอออนผลิตขึ้นที่แคโทดและขนส่งโดยอิเล็กโทรไลต์, เคลื่อนที่ผ่านตัวคั่นไปยังขั้วบวก, ซึ่งจะถูกเก็บไว้ในระหว่างกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่. หลักการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้นเรียบง่าย.

เมื่อใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกับเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น ยานพาหนะเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ (รถบ้าน), ลิเธียมไอออนเคลื่อนที่จากขั้วบวกไปยังแคโทดผ่านอิเล็กโทรไลต์. การเคลื่อนไหวนี้กระตุ้นให้เกิดอิเล็กตรอน, ทำให้พวกเขาย้ายจากแคโทดไปยังขั้วบวก. เมื่อชาร์จอุปกรณ์แล้ว, สิ่งที่ตรงกันข้ามของกระบวนการทางเคมีนี้เกิดขึ้น.

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีประโยชน์ในหลายด้าน, ด้วยการใช้งานหลักๆ ในระบบ Surveillance, ชุดไฟแบบพกพา, ยานพาหนะไฟฟ้าและ RVs, ระบบจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์, พลังงานสำรองฉุกเฉิน (ยูพีเอส), และการแสดงทางทะเล.

1. เบากว่าแบตเตอรี่อื่นๆ เนื่องจากอิเล็กโทรดทำจากวัสดุน้ำหนักเบา.
2. มีอายุการใช้งานยาวนานและสามารถเก็บประจุได้เป็นเวลานาน.
3. มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าแบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ เช่น แบตเตอรี่กรดตะกั่ว.
4. มีความลึกในการคายประจุที่สูงกว่า และสามารถรองรับการชาร์จและการคายประจุได้หลายรอบ.

1. มีค่าใช้จ่ายสูงกว่ามากเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด.
2. พวกมันมีทางหนีความร้อน, ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถติดไฟได้.
3. อุณหภูมิที่สูงจะเร่งอายุการใช้งานของแบตเตอรี่เหล่านี้, ทำให้พวกเขาเสื่อมโทรมเร็วขึ้น.
4. ไม่สามารถนำขึ้นเครื่องบินได้เนื่องจากอาจก่อให้เกิดความร้อนที่อาจทำให้เกิดไฟไหม้ได้, ดังนั้นหน่วยงานกำกับดูแลจึงสั่งห้ามแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน.

เมื่อตรวจสอบตัวเลือกการจัดหาพลังงานและการจัดเก็บพลังงาน, คำถามทั่วไปที่มักถามบ่อยคือควรเลือกแบตเตอรี่ชนิดใดดีที่สุด. The most common choices are lead-acid and lithium-ion battery technologies, which are rapidly replacing traditional lead-acid batteries. Let’s compare the characteristics of lead batteries and lithium batteries.

Lead-acid batteries release hydrogen and oxygen when overcharged. These gases are highly flammable and can cause battery explosions or human poisoning if not properly ventilated. อย่างไรก็ตาม, most lead-acid batteries on the market are valve-regulated and therefore safe to use.

ในทางตรงกันข้าม, lithium batteries do not release any harmful substances during use. Lithium-ion batteries also pose safety hazards due to thermal runaway. To avoid the potential dangers of batteries, many lithium battery manufacturers have added battery management systems (BMS) to their products. BMS จะลดความเสี่ยงของความล้มเหลวและให้ความมั่นใจในความปลอดภัยของเซลล์แบตเตอรี่.

ทุกอุตสาหกรรมที่ใช้แบตเตอรี่เหล่านี้มีกฎเกณฑ์ที่เป็นแนวทางในการผลิตเพื่อให้แน่ใจว่าปลอดภัยในการใช้งาน, และที่สำคัญที่สุด, ควรใช้แบตเตอรี่ทั้งสองก้อนด้วยความระมัดระวัง.

ความคุ้มค่าเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่หลายคนให้ความสำคัญเมื่อซื้อแบตเตอรี่. นี่คือข้อแตกต่างหลักระหว่างแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน.

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นตัวเลือกที่ถูกกว่าสำหรับการติดตั้งแบตเตอรี่. สำหรับแบตเตอรี่ที่มีขนาดและความจุเท่ากัน, ราคาของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักจะเป็นสองเท่าของราคาของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่เทียบเคียงได้.

อย่างไรก็ตาม, ในแง่ของอายุการใช้งานของแบตเตอรี่เหล่านี้, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอายุการใช้งานนานกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดมาก. มูลค่าอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะเป็นสองเท่าของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด.

ดังนั้น, แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นเพียงตัวเลือกที่ถูกกว่าสำหรับการใช้งานแบบอยู่กับที่ในระยะสั้นซึ่งมีความต้องการพลังงานต่ำ. ในทางตรงกันข้าม, หากคุณต้องการใช้แบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานเป็นเวลานาน, แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่ากว่า

ไม่มีใครอยากพกพาแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ติดตัวไปด้วย. นั่นเป็นสาเหตุที่ผู้ใช้จำนวนมากนิยมใช้แบตเตอรี่น้ำหนักเบาซึ่งใช้พื้นที่ว่างน้อยที่สุด. แบตเตอรี่ตะกั่วกรดประกอบด้วยตะกั่ว, ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความหนาแน่นสูง, ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีลิเธียม, ซึ่งก็คือ 55% เบากว่าตะกั่ว. แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีสารตะกั่วอยู่เป็นจำนวนมากและมี 5 หนักกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึงเท่าตัว. นอกจากนั้น, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าและไม่ต้องใช้พื้นที่ทางกายภาพมากเท่ากับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด, ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมีน้ำหนักและขนาดเบากว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด.

ความจุของแบตเตอรี่คือการวัดปริมาณพลังงานที่สามารถจัดเก็บได้และระบายออกจากหน่วยปริมาตรของแบตเตอรี่ในที่สุด. ความจุของแบตเตอรี่จะระบุโดยตรงว่ามีสารออกฤทธิ์จำนวนเท่าใดบรรจุอยู่ในแบตเตอรี่.

แม้ว่าความจุของแบตเตอรี่อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรุ่นและผู้ผลิต, สิ่งหนึ่งที่เหมือนกัน: ความหนาแน่นของพลังงานและความจุของแบตเตอรี่ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้นสูงกว่าแบตเตอรี่กรดตะกั่วอย่างมาก. โดยใช้พื้นที่เดียวกัน, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถเก็บพลังงานได้มากกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด.

เนื่องจากเทคโนโลยีลิเธียมไอออนมีความจุพลังงานที่สูงกว่า, คุณสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ได้มากขึ้นและคายพลังงานได้มากขึ้นเป็นระยะเวลาหนึ่ง.

ความลึกของการปลดปล่อย (กระทรวงกลาโหม) ของแบตเตอรี่หมายถึงปริมาณพลังงานสูงสุดที่แบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มแล้วสามารถใช้ได้ก่อนที่จะต้องชาร์จใหม่. โดยจะวัดปริมาณพลังงานแบตเตอรี่ที่คุณสามารถใช้ได้อย่างปลอดภัย โดยไม่ทำให้แบตเตอรี่เสียหาย.

ความลึกของการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมและแบตเตอรี่ตะกั่วกรดจะเป็นเช่นนี้: แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีค่า DOD เท่ากับ 50%, และการไปเกินความลึกนี้อาจส่งผลเสียต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่, ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีค่า DOD สูงกว่า 80% หรือมากกว่านั้น.

ความลึกของการคายประจุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่สูงกว่าช่วยให้มีความสามารถในการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด. ในส่วนของเวลาในการชาร์จ, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถชาร์จจนเต็มได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่นาทีถึงสามชั่วโมง.

อาจใช้แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่มีขนาดใกล้เคียงกัน 10 ชั่วโมงขึ้นไปจึงจะชาร์จเต็ม, ปัจจัยที่มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องคำนึงถึงเวลาซึ่งมีช่วงพักน้อยลงและมีเวลาใช้งานมากขึ้น.

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่หมายถึงจำนวนรอบการชาร์จที่แบตเตอรี่สามารถผ่านไปได้โดยไม่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง. เมื่อแบตเตอรี่หมด (จากอุปกรณ์ที่จ่ายไฟ) และชาร์จใหม่แล้ว, นี่เรียกว่าวงจรการชาร์จ.

โดยปกติอายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะวัดจากจำนวนรอบการชาร์จที่แบตเตอรี่สามารถใช้ได้ก่อนที่จะหมดอายุ. สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าความลึกของการคายประจุส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่; การคายประจุที่ลึกยิ่งขึ้นจะทำให้แบตเตอรี่เกิดความเครียดมากขึ้น, ทำให้วงจรชีวิตสั้นลงและลดประสิทธิภาพลง.

โดยสรุป, แบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนานจะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานสั้น. โดยทั่วไป, แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีอายุการใช้งานประมาณ 300-500 รอบ, ซึ่งสามารถคงอยู่ได้ประมาณหนึ่งถึงสองปี.

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน, ในทางกลับกัน, มีวงจรชีวิตที่ยาวนานขึ้นมาก. แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเป็นที่รู้กันว่ามีอายุการใช้งานยาวนานกว่า, ด้วยวงจรชีวิตที่มากกว่า 4000 รอบ, ซึ่งสามารถคงอยู่ได้ 10 ปี, และพันธุ์ระดับไฮเอนด์บางพันธุ์สามารถอยู่ได้นาน 15 ปีหรือมากกว่านั้น.

เนื่องจากแบตเตอรี่ไม่ได้คงอยู่ตลอดไป, นี่ทำให้เรามีคำถามสำคัญอีกข้อหนึ่ง: อะไรคือผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของกรดตะกั่วกับกรด. ลิเธียมไอออน?

ก่อนหน้านี้ในบทความนี้, เราพบว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและลิเธียมไอออนมีวัสดุที่เป็นอันตรายและเป็นพิษสูง. เนื่องจากอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนาน, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะถูกเปลี่ยนบ่อยน้อยกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด.

นอกจากนี้, พวกมันทิ้งได้ง่าย, ทำให้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น. แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีวัสดุที่เป็นพิษสูงสองชนิด, แผ่นตะกั่วและกรด, ซึ่งสามารถก่อให้เกิดความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ.

การดูแลให้พวกมันถูกกำจัดอย่างเหมาะสมนั้นต้องใช้ทั้งเงินและเวลาเป็นจำนวนมาก, ซึ่งทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นทางเลือกที่ดีกว่าสำหรับการติดตั้งแบตเตอรี่, ส่งผลให้มีความต้องการสูงจากผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และรถยนต์ไฟฟ้า.

1- เซลล์แสงอาทิตย์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา, ผู้คนได้แสดงความห่วงใยโลกเพิ่มมากขึ้น, และผู้คนจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ กำลังเลือกแหล่งพลังงานหมุนเวียนในบ้านและสำนักงานของตน. ส่งผลให้, ปัจจุบันแผงโซลาร์เซลล์ได้รับความนิยมมากขึ้นกว่าเดิม. วิธีที่ดีที่สุดคือมีแบตเตอรี่ความจุสูงเพื่อเก็บไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซลาร์เซลล์เพื่อใช้ในภายหลัง.

ชุดแบตเตอรี่ที่มีเซลล์แบตเตอรี่หลายเซลล์สามารถทำหน้าที่นี้ได้ดี. เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่มีขนาดเท่ากัน, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอัตราการชาร์จที่เร็วกว่าและมีความลึกในการคายประจุสูงกว่า, ให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้นเป็นระยะเวลานานขึ้น.

2- ยานพาหนะไฟฟ้า

โดยทั่วไป, ประเภทของแบตเตอรี่ที่จำเป็นสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าคาดว่าจะมีน้ำหนักเบาและมีสมรรถนะที่เหนือกว่า. แนะนำให้ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเนื่องจากมีเวลาในการชาร์จที่รวดเร็วและสามารถจ่ายพลังงานได้คงที่ตลอดวงจรการคายประจุ.

ไม่มีแบตเตอรี่ประเภทอื่นในอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้าที่สามารถเทียบเคียงได้ในกรณีนี้. ทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่อันดับหนึ่งในตลาดรถยนต์ไฟฟ้า.

3- ขี่ไฟฟ้า

การเดินทางด้วยเครื่องเล่นไฟฟ้า เช่น สกู๊ตเตอร์ไฟฟ้าและสเก็ตบอร์ดไฟฟ้านั้นไม่ใช่เรื่องยากเมื่อคุณมีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีสี่เซลล์, แต่ละตัวผลิตไฟ 3.2V. คุณสามารถเชื่อมต่อชุดแบตเตอรี่เพิ่มเติมสี่ชุดแบบขนานได้, ให้พลังงานแบตเตอรี่แก่คุณมากขึ้น.

ความหนาแน่นพลังงานสูงของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหมายความว่าคุณสามารถขับขี่รถยนต์ไฟฟ้าที่คุณเลือกได้นานขึ้นโดยไม่ต้องกังวลกับมัน. ข้อดีอีกประการของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับการขับขี่ด้วยไฟฟ้าก็คือสามารถเก็บประจุได้เป็นเวลานาน. แบตเตอรี่ตะกั่วกรดไม่มีลักษณะเหล่านี้, ทำให้ไม่เหมาะกับการใช้งานในเครื่องเล่นไฟฟ้า.