สวัสดีครับ...
ลุงหายไปนานเลยนะ พอดีเจอเรื่องที่น่าสนใจ เกี่ยวข้องกับรถไฟฟ้าอยู่บ้าง เลยขอเอามาเล่าให้ฟัง
แบตเตอรี่ที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า จะเป็นแบตแบบลิเธียม ซึ่งต่างจากแบตเตอรี่ที่ใช้ในรถแบบเครื่องยนต์ แต่จะเป็นแบตแบบเดียวกับแบตมือถือจองเรา
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน หรือที่เราเรียกสั้นๆว่าแบตลิเธียม ซึ่งเป็นอุปกรณ์สำคัญมากชิ้นหนึ่งสำหรับเทคโนโลยีสมัยใหม่ เช่น โทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป อุปกรณ์การแพทย์ รวมไปถึงรถยนต์ไฟฟ้าด้วย
ทราบกันไหมว่า แบตลิเธียมมีมากกว่าหนึ่งประเภท ปัจจุบัน (สิงหาคม 2019) เราสามารถแบ่งประเภทแบตเตอรี่ลิเธียมได้ถึง 6 ชนิด แต่ละชนิดแตกต่างกันอย่างไร อ่านข้อมูลด้านล่างต่อนะครับ
1. ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LiCoO2) — LCO
หรือบางที่จะเรียกว่า แบตเตอรี่ลิเธียมโคบาเลต หรือ ลิเธียมไอออนโคบอลต์ มีส่วนประกอบสำคัญคือ ลิเธียมคาร์บอเนตและโคบอลต์ มีข้อดีคือเก็บพลังงานไฟฟ้าได้มาก นิยมใช้ในโทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อปและกล้องอิเล็กทรอนิกส์ องค์ประกอบของแบตเตอรี่จะใช้คาร์บอนกราไฟท์เป็นวัสดุขั้วบวกและใช้โคบอลต์ออกไซด์เป็นขั้วลบ ระหว่างการคายประจุ อิออนของลิเธียมจะไหลจากขั้วบวกไปยังขั้วลบ และจะไหลย้อนกลับเมื่อแบตเตอรี่กำลังชาร์จ
แบตเตอรี่ประเภทนี้มีข้อด้อย คือ อายุการใช้งานแบตเตอรี่ค่อนข้างสั้น เกิดความร้อนได้ง่ายถ้าชาร์จด้วยไฟสูงเกินไป ตัวแบตฯแม้ว่าจะเก็บพลังงานไฟฟ้าได้มาก แต่จะคายพลังงานไฟฟ้าได้จำกัด ถ้าคายไฟกระแสสูงๆจะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง ที่สำคัญคือแบตเตอรี่ประเภทนี้ยังไม่ปลอดภัยเท่าแบตเตอรี่ลิเธียมประเภทอื่น แต่คุณลักษณะของแบตเตอรี่ชนิดนี้ก็ยังเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ แต่ก็มีแนวโน้มที่อุปกรณ์เหล่านี้จะใช้แบตลิเธียมโคบอลต์น้อยลงและเปลี่ยนไปใช้แบตลิเธียม-แมงกานิสมากขึ้น
ภาพแสดงคุณสมบัติด้านต่างๆของ LCO
2. ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ (LiMn2O4) — LMO
มักจะเรียกสั้นๆว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีส หรือ LMO แบตเตอรี่ชนิดนี้มีการตีพิมพ์งานวิจัยครั้งแรกใน Materials Research Bulletin เมื่อปี 1983 และมีการผลิตในเชิงพาณิชย์ครั้งแรกในปี 1996 โดยบริษัท Moli Energy
แบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์มีความโดดเด่นในเรื่องความเสถียรของอุณหภูมิและปลอดภัยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดอื่น สามารถคายไฟปริมาณมากๆได้และชาร์จไฟกลับได้เร็ว นิยมใช้ในอุปกรณ์และอุปกรณ์การแพทย์ แต่ก็มีการนำไปใช้ในเครื่องมือไฟฟ้าและรถจักรยานไฟฟ้า มีความเป็นไปได้ที่จะใช้แบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ในแล็ปท็อปและรถยนต์ไฟฟ้า
ข้อด้อยของแบตเตอรี่ชนิดนี้คือ เก็บพลังงานได้น้อย โดยจะเก็บได้เพียง 1/3 เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่แบบลิเธียมโคบอลต์ที่ขนาดเท่าๆกัน
ภาพแสดงคุณสมบัติด้านต่างๆของ LMO
3. ลิเธียมไอออนฟอสเฟต หรือ ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) — LFP
หรือบางครั้งจะเรียกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟต ค้นพบในปี 1996 โดย University of Texas ทดลองใช้วัสดุฟอสเฟตเป็นขั้วลบของแบตเตอรี่ และพบว่าคุณสมบัติเด่นคือ ความต้านทานภายในต่ำ ทำให้จ่ายกระแสไฟได้มาก มีความปลอดภัย ไม่เกิดความร้อนสูง มีอายุการใช้งานที่นานที่สำคัญคือมีต้นทุนต่ำกว่าแบตลิเธียมประเภทอื่น
ข้อด้อยของแบตลิเธียมประภทนี้คือ ให้แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำ ซึ่งหมายถึงเก็บพลังงานไฟฟ้าได้น้อย ถ้าต้องการใช้พลังงานไฟมากๆ ก็ต้องใช้แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ นอกจากนี้ยังมีอัตราการคายประจุเอง (Self Discharge) สูงกว่าแบตลิเธียมแบบอื่น
แบตเตอรี่ประเภทนี้ถูกนำใช้แทนแบตเตอรี่แบบตะกั่ว-กรดมากทีสุด นิยมใช้ในรถมอเตอร์ไซด์ไฟฟ้าหรือรถยนต์ไฟฟ้าที่ต้องการอายุการใช้งานที่ยาวนาน และต้องการความปลอดภัย
ภาพแสดงคุณสมบัติด้านต่างๆของ LFP
4. ลิเธียมนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์ (LiNiMnCoO2) — NMC
บางครั้งจะเรียกว่า ลิเธียมแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์หรือแบตเตอรี่ NMC
ขั้วลบหรือแคโทดของแบตชนิดนี้จะประกอบด้วยธาตุนิกเกิล แมงกานีสและโคบอลต์ โดยนำคุณสมบัติเด่นของธาตุแต่ละชนิดมาใช้ให้เกิดประโยชน์
นิกเกิลมีจุดเด่นคือในด้านพลังงานจำเพาะสูง แต่มีความเสถียรต่ำ แมงกานีสมีคุณสมบัติทำให้ความต้านทานภายในเซลล์ต่ำ การรวมกันของโลหะทั้งสองชนิดช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งให้แก่กันและกัน
อัตราส่วนการรวมกันนิยมใช้นิกเกิลร้อยละ 60, แมงกานีสร้อยละ 20 และโคบอลต์ร้อยละ 20 ซึ่งทำให้ต้นทุนวัตถุดิบต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอื่นเพราะโคบอลต์เป็นธาตุที่มีราคาแพง และอาจมีต้นทุนต่ำลงได้อีกหากใช้นิกเกิลในเปอร์เซนต์ที่สูงขึ้นและใช้โคบอลต์น้อยลง แบตเตอรี่ชนิดนี้นิยมใช้กับยานพาหนะไฟฟ้าเนื่องจากมีอัตราความร้อนในตัวเองต่ำมาก
ภาพแสดงคุณสมบัติด้านต่างๆของ NMC
5. ลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์อลูมิเนียมออกไซด์ (LiNiCoAlO2) — NCA
แบตเตอรี่ NCA ให้คุณสมบัติที่ดีคล้ายกับ NMC แต่มีการเพิ่มอลูมิเนียมเข้าไป เพื่อให้เคมีมีเสถียรภาพมากขึ้น แบตลิเธียมชนิดนี้ไม่นิยมใช้ในสินค้าอุตสาหกรรมหรือสินค้าสำหรับผู้บริโภค นิยมใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์และระบบสายส่งไหฟ้าและการสำรองพลังงานไฟฟ้า
NCA มีข้อดีคือให้เพลังงานสูง และมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน แต่ไม่ปลอดภัยเท่าเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดอื่นและมีราคาค่อนข้างแพง
ภาพแสดงคุณสมบัติด้านต่างๆของ NCA
6. ลิเธียมไททาเนต (Li2TiO3) — LTO
แบตลิเธียมชนิดนี้มีการผลิตตั้งแต่ปีค.ศ.1980 ใช้สารประกอบของลิเธียมและไททาเนียมในขั้วบวก ส่วนขั้วลบใช้ลิเธียมแมงกานิสออกไซด์
ข้อได้เปรียบของแบตเตอรี่ LTO คือเวลาในการชาร์จที่น้อยมาก และจ่ายไฟออกในปริมาณมากได้ มีความปลอดภัยสูง มีเสถียรภาพเรื่องอุณหภูมิ ส่วนข้อเสียคือมีราคาสูง และความสามารถในการเก็บพลังงานเมือเทียบกับน้ำหนักของแบตเตอรี่จะค่อนข้างต่ำ
ผู้ผลิตยานพาหนะไฟฟ้าและจักรยานใช้แบตเตอรี่ชนิดนี้ โดยเฉพาะในรถโดยสารไฟฟ้าเพื่อการขนส่งสาธารณะ การที่แบตเตอรี่เก็บไฟได้น้อยเมื่อเทียบกับน้ำหนัก จึงเหมาะที่จะใช้กับยานพาหนะที่ไม่ได้วิ่งเป็นระยะทางไกลๆ แบตเตอรี่ชนิดนี้ยังเหมาะที่จะใช้กับการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์
ภาพแสดงคุณสมบัติด้านต่างๆของ LTO
กราฟด้านล่างเปรียบเทียบความสามารถในการเก็บพลังงานไฟฟ้าเทียบกับน้ำหนักของแบตเตอรี่
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดใดดีที่สุด?
คงเป็นคำถามที่หลายคนอยากถาม
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีหลายชนิด และแต่ละชนิดมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนบางชนิดจึงเหมาะสมกับการใช้งานบางประเภทมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแบบอื่น
สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการเลือกแบตเตอรี่ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับงานนั้นๆ
นอกจากนี้ อุตสาหกรรมแบตเตอรี่มีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลา บริษัทฯและนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังแข่งกันสร้างแบตเตอรี่ชนิดใหม่ๆเพื่อทำงานร่วมกับหรือแทนที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ในอนาคตอาจมีการค้นพบแบตเตอรี่ชนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าและมีคุณสมบัติด้านต่างๆที่ดีกว่าแบตลิเธียมที่มีอยู่ในปัจจุบัน
ถ้าลุงเจอเรื่องที่น่าสนใจ จะกลับมาเล่าให้ฟังต่อนะครับ
cr :
- 29
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
