แบตเตอรี่ Li-ion
Содержание
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมชนิดหนึ่ง
เทคโนโลยีใหม่ๆ สำหรับ e-mobility
สมาร์ทโฟน กล้องออนบอร์ด โดรน เครื่องมือไฟฟ้า รถจักรยานยนต์ไฟฟ้า สกูตเตอร์ ... แบตเตอรี่ลิเธียมมีอยู่ทั่วไปในชีวิตประจำวันของเราและได้ปฏิวัติการใช้งานหลายอย่าง แต่สิ่งที่พวกเขานำมาจริง ๆ และยังสามารถพัฒนาได้?
เรื่องราว
ในยุค 1970 ที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถูกนำมาใช้โดยสแตนลีย์วิตติงแฮม งานของหลังจะดำเนินต่อไปโดย John B. Goodenough และ Akiro Yoshino ในปี 1986 จนถึงปี 1991 Sony ได้เปิดตัวแบตเตอรี่ชนิดแรกในตลาดและเริ่มการปฏิวัติทางเทคโนโลยี ในปี 2019 ผู้ร่วมประดิษฐ์สามคนได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี
มันทำงานอย่างไร
อันที่จริงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือชุดเซลล์ลิเธียมไอออนหลายก้อนที่เก็บและส่งคืนพลังงานไฟฟ้า แบตเตอรี่มีส่วนประกอบหลักสามส่วน ได้แก่ อิเล็กโทรดบวก เรียกว่าแคโทด อิเล็กโทรดลบ เรียกว่าแอโนด และอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นสารละลายที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
เมื่อแบตเตอรี่หมด แอโนดจะปล่อยอิเล็กตรอนผ่านอิเล็กโทรไลต์ไปยังแคโทด ซึ่งจะแลกเปลี่ยนไอออนบวก การเคลื่อนไหวเปลี่ยนไปขณะชาร์จ
ดังนั้นหลักการทำงานยังคงเหมือนกับแบตเตอรี่ "ตะกั่ว" ยกเว้นว่าที่นี่ตะกั่วและตะกั่วออกไซด์ของอิเล็กโทรดจะถูกแทนที่ด้วยแคโทดโคบอลต์ออกไซด์ซึ่งรวมถึงดอกลิลลี่เล็กน้อยและแอโนดกราไฟท์ ในทำนองเดียวกัน กรดซัลฟิวริกหรืออ่างน้ำทำให้เกิดอิเล็กโทรไลต์ของเกลือลิเธียม
อิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ในปัจจุบันนี้อยู่ในรูปของเหลว แต่การวิจัยกำลังมุ่งไปสู่อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง ปลอดภัยกว่า และทนทานกว่า
ข้อดี
เหตุใดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมาแทนที่คนอื่นๆ ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา
คำตอบนั้นง่าย แบตเตอรี่นี้ให้ความหนาแน่นของพลังงานที่ดีเยี่ยม จึงให้ประสิทธิภาพการประหยัดน้ำหนักที่เท่ากันเมื่อเปรียบเทียบกับตะกั่ว นิกเกิล ...
แบตเตอรี่เหล่านี้มีการคายประจุเองค่อนข้างต่ำ (สูงสุด 10% ต่อเดือน) ไม่ต้องบำรุงรักษา และไม่มีผลหน่วยความจำ
สุดท้าย หากมีราคาแพงกว่าเทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบเก่า ก็ย่อมถูกกว่าลิเธียมโพลีเมอร์ (Li-Po) และยังคงมีประสิทธิภาพมากกว่าลิเธียมฟอสเฟต (LiFePO4)
ข้อ จำกัด
อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่เหมาะ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซลล์จะเสียหายมากกว่าหากปล่อยจนหมด ดังนั้นเพื่อไม่ให้สูญเสียคุณสมบัติเร็วเกินไป เป็นการดีกว่าที่จะโหลดโดยไม่ต้องรอให้แบน
ประการแรก แบตเตอรี่อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยอย่างร้ายแรง เมื่อแบตเตอรี่มีการใช้งานมากเกินไปหรือลดลงต่ำกว่า -5 ° C ลิเธียมจะแข็งตัวผ่านเดนไดรต์จากอิเล็กโทรดแต่ละอิเล็กโทรด เมื่อแอโนดและแคโทดเชื่อมต่อกันด้วยเดนไดรต์ แบตเตอรี่สามารถติดไฟและระเบิดได้ มีรายงานหลายกรณีกับ Nokia, Fujitsu-Siemens หรือ Samsung การระเบิดก็เกิดขึ้นบนเครื่องบินด้วยดังนั้นวันนี้ห้ามพกพาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในห้องเก็บสัมภาระและการขึ้นเครื่องในห้องโดยสารมักถูก จำกัด ในแง่ของพลังงาน (ห้ามข้างต้น 160 Wh และต้องได้รับอนุญาตจาก 100 ถึง 160 Wh)
ดังนั้น เพื่อต่อสู้กับปรากฏการณ์นี้ ผู้ผลิตจึงใช้ระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (BMS) ที่สามารถวัดอุณหภูมิของแบตเตอรี่ ควบคุมแรงดันไฟฟ้า และทำหน้าที่เป็นเบรกเกอร์วงจรในกรณีที่เกิดความผิดปกติ อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งหรือเจลโพลีเมอร์ยังเป็นมุมมองที่สำรวจเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหา
นอกจากนี้ เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ความร้อนสูงเกินไป การชาร์จแบตเตอรี่จะช้าลงในช่วง 20 เปอร์เซ็นต์ที่ผ่านมา ดังนั้นเวลาในการชาร์จจึงมักจะโฆษณาที่ 80% ...
อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้งานได้จริงอย่างดีเยี่ยมสำหรับการใช้งานประจำวันมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อสิ่งแวดล้อม อันดับแรกโดยการแยกลิเธียมออก ซึ่งต้องใช้น้ำจืดในปริมาณมหาศาล จากนั้นจึงนำกลับมาใช้ใหม่เมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน อย่างไรก็ตาม การรีไซเคิลหรือนำกลับมาใช้ใหม่เพิ่มขึ้นทุกปี
อนาคตของลิเธียมไอออนจะเป็นอย่างไร?
ในขณะที่การวิจัยกำลังมุ่งไปสู่เทคโนโลยีทางเลือกที่มีมลพิษน้อยกว่า ทนทานกว่า ถูกกว่าในการผลิต หรือปลอดภัยกว่า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีศักยภาพเพียงพอหรือไม่?
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งใช้ในเชิงพาณิชย์มาเป็นเวลาสามทศวรรษแล้ว ยังไม่มีคำพูดสุดท้าย และการพัฒนายังคงปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงาน ความเร็วในการชาร์จ หรือความปลอดภัยอย่างต่อเนื่อง เราได้เห็นสิ่งนี้มาหลายปีแล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านยานยนต์สองล้อที่ใช้เครื่องยนต์ ซึ่งสกู๊ตเตอร์มีอยู่เพียงประมาณห้าสิบกิโลเมตรเมื่อ 5 ปีที่แล้ว ปัจจุบันรถจักรยานยนต์บางคันมีขั้วเกิน 200 ระยะ
คำมั่นสัญญาของการปฏิวัติยังเป็นพยุหเสนาเช่นอิเล็กโทรดคาร์บอน Nawa, แบตเตอรี่แบบพับได้ของ Jenax, อุณหภูมิในการทำงาน 105 ° C ใน NGK ...
น่าเสียดายที่การวิจัยมักเผชิญกับความเป็นจริงอันเลวร้ายของการทำกำไรและความจำเป็นทางอุตสาหกรรม ลิเธียมไอออนที่อยู่ระหว่างการพัฒนาเทคโนโลยีทางเลือก โดยเฉพาะอย่างยิ่งอากาศลิเธียมที่คาดการณ์ไว้ ลิเธียมไอออนยังคงมีอนาคตที่สดใสอยู่ข้างหน้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโลกของรถสองล้อไฟฟ้า ซึ่งการลดน้ำหนักและรอยเท้าเป็นเกณฑ์สำคัญ
