แบตเตอรี่ลิเธียม หรือสามารถเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ในยุคไฟฟ้าปัจจุบันนี้ เราใช้อุปกรณ์หลากหลายชนิดเป็นประจำวัน ในอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ มักจะมีส่วนประกอบของแบตเตอรี่ลิเธียม (Lithium Battery) นับว่าเป็นนวัตกรรมที่ส่งผลกระทบต่อชีวิตประจำวันของเรามากที่สุดเลยก็ว่าได้ แต่เราอาจจะไม่เคยศึกษาหรือลงลึกในรายละเอียดว่าแบตเตอรี่ชนิดนี้คืออะไรกันแน่ มีความแตกต่าง มีข้อดีและข้อเสียอย่างไรบ้าง ทำไมถึงได้เป็นที่นิยมมากขึ้นทุกวัน เพราะไม่ว่าจะเป็นรถจักรยานยนต์ไฟฟ้า อุปกรณ์พกพา เครื่องตัดหญ้า รถยนต์ไฟฟ้า สกูตเตอร์ไฟฟ้า รถกอล์ฟ ฯลฯ ต่างก็ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นที่เก็บพลังงาน
เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมมีข้อดีหลายประการในการตอบสนองความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นของผู้คน เช่น น้ำหนักเบา พกพาสะดวก ปลอดภัย และให้พลังงานที่เสถียร เป็นต้น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงกลายเป็นตัวเลือกของอุปกรณ์ต่าง ๆ มากมาย เราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับแบตเตอรี่ลิเธียมได้จากบทความต่อไปนี้ และจะได้คำตอบของแบตเตอรี่ลิเธียมคืออะไร แบตเตอรี่ลิเธียมมีกี่ชนิด
ลองมาดูกันว่าแบตเตอรี่มีกี่ชนิด แบตเตอรี่ลิเธียมที่พบมากที่สุดในตลาดสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ แบตเตอรี่ลิเธียมนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์ (LiNiMnCoO2 หรือ NMC) และแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) ซึ่งมีความแตกต่างกันทั้งในด้านวัสดุที่ใช้ผลิตและคุณสมบัติเฉพาะตัวหลายประการ
ฉะนั้น การเลือกใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมทั้งสองชนิดนี้ให้เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างมาก เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่เต็มเปี่ยมและให้การบำรุงรักษาที่ถูกต้อง เพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ออกไปให้นานที่สุดนั่นเอง ลองมาดูความแตกต่างของแบตเตอรี่ลิเธียมทั้งสองชนิดนี้ว่ามีรายละเอียดอะไรบ้าง
รายการ | แบตเตอรี่ลิเทียมนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์（แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค） | แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต |
วัสดุ | · ขั้วลบ เป็นแกรไฟต์ · ขั้วบวก เป็นนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์ · ตัวคั่น (Separator) คือส่วนที่ป้องกันไม่ให้ทั้งสองขั้วสัมผัสกัน · อิเล็กโทรไลต์คือเกลือลิเธียมซึ่งเป็นตัวนำไฟฟ้า | · โครงสร้างทางเคมีเหมือนกับลิเทียมนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์ · วัสดุขั้วบวกจะเปลี่ยนเป็นเหล็กฟอสเฟต |
แรงดันไฟฟ้า | 3.6v-3.7v | 3.2V |
ความหนาแน่นของพลังงาน | ~ 400 Wh/kg | 200-300Wh/kg |
อายุวงจร | 2000รอบ | 4000รอบ |
อุณหภูมิในการปฏิบัติการ | -20℃ – 60℃ | ประสิทธิภาพที่ทนต่ออุณหภูมิได้สูง |
ราคา | ราคาสูงกว่าแบตเตอรี่ทั่วไป | ราคาต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเทียมนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์ |
สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมมีกี่ชนิดคำถามนี้ ยังสามารถแบ่งออกมาหลายชนิด สามารถหาคำตอบเพิ่มได้ที่ข้างล่างนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมจะประกอบด้วย 6 ชนิด ได้แก่
●แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (LFP – Lithium Ion Phosphate)
แบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตคือแบตเตอรี่ที่คนนิยมใช้กันเป็นส่วนใหญ่ สามารถใช้งานได้นาน ชาร์ตเร็ว ปลอดภัยและทนอุณหภูมิสูง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตไม่เหมาะสำหรับอุปกรณ์กำลังสูง เช่น ยานพาหนะขนส่งขนาดใหญ่ เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานต่ำ แรงดันเซลล์ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตคือ 3.2v
●แบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ออกไซน์ (LCO – Lithium Cobalt Oxide) เป็นแบตเตอรี่ที่สามารถจ่ายไฟได้นานสำหรับอุปกรณ์ที่กินไฟต่ำ ซึ่งแบตเตอรี่ประเภทนี้มีราคาค่อนข้างสูง มีอายุการใช้งานที่สั้นกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟต โดย 1 เซลล์จะมีแรงดันไฟฟ้า 3.7 โวลต์ เช่น โทรศัพท์มือถือ กล้อง
●แบตเตอรี่ลิเธียมนิเคิลแมงกานีสโคบอลท์ออกไซต์ (NMC- Lithium Nikel Manganese Cobalt Oxide)แบตเตอรี่ชนิดนี้มีความหนาแน่นของพลังงานสูง และสามารถใช้งานได้นาน แต่มีราคาที่ค่อนข้างสูง ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ หรือ รถยนต์ไฟฟ้า
●แบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีสออกไซต์ ( LMO – Lithium Manganese Oxide) LMO มีความเสถียรทางอุณหภูมิสูง สามารถจ่ายกระแสได้สูง แต่มีอายุการใช้งานที่สั้น โดยมีการใช้ในอุปกรณ์การแพทย์
●แบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนต (LTO – Lithium Titanate )
แบต LTO มีความปลอดภัย มีความเสถียรสูงและมีการชาร์ตที่เร็วเนื่องจากใช้นาโนเทคโนโลยี แต่มีราคาที่ค่อนข้างสูง โดยมีการใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า อุปกรณ์เกี่ยวกับอวกาศหรือทหาร และสามารถใช้กับอุปกรณ์กักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ได้อีกด้วย
●แบตเตอรี่ลิเธียมนิเคิลโคบอลต์อลูมิเนียมออกไซด์ (NCA – Lithium Nikel Cobalt Aluminum Oxide)
มีคุณสมบัติที่เก็บไฟได้นาน มีอายุการใช้งานยาวนานแต่ยังบกพร่องด้านความปลอดภัย ซึ่งรถยนต์ชื่อดังอย่าง Tesla ก็ได้มีการนำ NCA มาใช้แล้วเช่นกัน
เนื้อหาข้างต้นได้กล่าวถึงแบตเตอรี่ลิเธียมมีกี่ชนิด งั้นชนิดใดดีที่สุดในปัจจุบันนี้ เรื่องนี้สามารถตอบได้ยากมาก เพราะไม่มีแบตเตอรี่ชนิดใดที่ดีที่สุด มีแต่เหมาะสมกับอุปกรณ์ที่ต้องการใช้งานนั้น ๆ มากที่สุด เพราะเมื่อไหร่ก็ตามที่เรานำแบตเตอรี่ไปใช้ในงานที่ผิดประเภท นอกจากเราจะไม่ได้ผลลัพธ์ที่ดีจากการใช้งานแล้ว ยังเป็นการทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพรวดเร็วยิ่งขึ้นอีกด้วย ทั้งนี้แบตเตอรี่ลิเธียมทั้งสองมีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกันไป ได้แก่
รายการ | ข้อดี | ข้อเสีย |
แบตเตอรี่ลิเทียมนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์(Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide Battery) | – น้ำหนักเบา – ความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า – เป็นแบตเตอรี่ที่ไม่จำเป็นต้องกระตุ้นก่อนใช้งาน หลังจากไม่มีการใช้งานเป็นเวลานาน – ให้พลังงานสูง คงที่ตลอดเวลา – ชาร์จได้รวดเร็ว – แรงดันไฟฟ้าของแกนแบตเตอรี่สูง – ปลอดสารพิษ ไม่มีส่วนประกอบที่เป็นอันตรายต่อธรรมชาติ | – วงจรชีวิตต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต – ทนความร้อนไม่ได้ หากใช้ไม่ถูกต้อง จะเกิดอันตรายได้ – ต้นทุนสูง |
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (Lithium Iron Phosphate: LiFePO4) | – อายุการใช้งานยาวนานกว่า – ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงดีกว่า – ปลอดภัยกว่า – ปลอดสารพิษ ไม่มีส่วนประกอบที่เป็นอันตรายต่อธรรมชาติ – ราคาถูกกว่า | – ความหนาแน่นของพลังงานต่ำ – ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำไม่ดี – แรงดันไฟฟ้าของแกนแบตเตอรี่ค่อนข้างต่ำ |
จากข้อมูลดังกล่าวข้างต้น น่าจะเห็นภาพบ้างแล้วว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้เข้ามามีบทบาทในชีวิตของเราอย่างไรบ้างในปัจจุบัน นวัตกรรมเหล่านี้กำลังถูกพัฒนาให้ก้าวหน้าอยู่เสมอเพื่อให้ตอบโจทย์การใช้ชีวิตในแต่ละวันของทุกคนได้อย่างดีที่สุด แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่สามารถทดแทนแหล่งพลังงานแบบดั้งเดิมและจัดเก็บพลังงานหมุนเวียนได้อย่างมีประสิทธิภาพนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในอนาคต
เราไม่เพียงแต่รู้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมมีกี่ชนิด ยังก็ต้องรู้ว่าแบตเตอรี่ชนิดต่าง ๆ มีประโยชน์อย่างไรบ้าง ดังที่ได้กล่าวไว้ในตอนแรก แบตเตอรี่ลิเธียมแต่ละชนิดนั้นมีการใช้งานที่ต่างกัน การเลือกใช้งานให้เหมาะสมจึงมีความสำคัญเป็นอันดับหนึ่ง เพราะอุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่เหล่านี้ล้วนให้ประโยชน์และกลายเป็นส่วนหนึ่งในชีวิตประจำวันของเราไปแล้ว
●แบตเตอรี่ลิเธียมนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์
มีคุณสมบัติในการจ่ายไฟที่แรงและคงที่ ระยะเวลาในการชาร์จไฟก็รวดเร็ว ทำให้ไม่ต้องเสียเวลารอนานเหมือนแบตเตอรี่ชนิดอื่น ๆ เป็นแบตเตอรี่คุณภาพสูงที่สามารถเก็บประจุไฟได้เป็นจำนวนมาก สามารถใช้ได้นานกว่าอีกด้วย อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคคือ 2,000 ครั้ง และสามารถใช้งานได้วันละครั้งเป็นเวลา 2,000/365 = 5.4794 ปี
ไม่ควรเก็บแบตเตอรี่ไว้ในที่ ๆ มีอุณหภูมิสูงแต่ควรเก็บไว้ในสภาพแวดล้อมที่แห้งและเย็น เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ก่อนเวลาอันควร แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายชนิด เช่น หุ่นยนต์ดูดฝุ่น แล็ปท็อป โทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต พาวเวอร์แบงค์ ฯลฯ
●แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต
ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตนั้นดีกว่าแบตเตอรี่ลิเทียมนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตไม่เป็นพิษและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 4,000 ครั้ง ประมาณ 10 ปี ปัจจุบันมีอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานขับเคลื่อนมากขึ้นเรื่อย ๆ และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตได้กลายเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเนื่องจากความปลอดภัยที่สูงกว่า
●ด้านประสิทธิภาพ
ข้อดีที่สำคัญของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็คือมีการให้พลังงานสูงและมีความเสถียร ชาร์ตได้เร็ว เนื่องด้วยมีส่วนประกอบของธาตุลิเธียมมีเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่สูงกว่ากว่าชนิดอื่น
●แรงดันไฟฟ้าของเซลล์
โดยปกติเซลล์ลิเธียมไอออนแต่ละเซลล์สามารถผลิตแรงดันไฟฟ้าได้ประมาณ 3.6 โวลต์ หากเทียบกับเซลล์อัลคาไลน์จะอยู่ที่ประมาณ 1.5 โวลต์เท่านั้น
●มีความหลากลาย
การที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีหลากหลายประเภทให้เลือกตามการใช้งาน ถือได้ว่าเป็นข้อได้เปรียบในการเลือกให้เหมาะกับอุปกรณ์แต่ละชนิด
●สามารถรีไซเคิลได้
ในปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถรีไซเคิลเพื่อไปสู่กระบวนการกู้คืนโลหะเพื่อประสิทธิภาพที่ดีต่อสิ่งแวดล้อม
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดใดพบมากที่สุดมีสองชนิดดังต่อไปนี้:
แบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟต (LFP ) เป็นแบตเตอรี่ที่มีการพบมากโดยมีการใช้ในอุปกรณ์เครื่องใช้ต่างๆ ระบบจ่ายไฟ ระบบสื่อสาร หรือแม้แต่โซล่าเซลล์ เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตชนิดนี้มีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยสูง สามารถรีชาร์ตได้ และมีอายุใช้งานยาว
แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคหรือแบตเตอรี่ลิเธียมนิเคิลแมงกานีสโคบอลท์ออกไซต์ (NMC- Lithium Nikel Manganese Cobalt Oxide) เป็นแบตเตอรี่ที่พบมากเช่นกัน โดยแบตเตอรี่ชนิดนี้มีความหนาแน่นของพลังงานที่สูง มีความปลอดภัย น้ำหนักเบา มีการใช้งานแพร่หลายในอุปกรณ์เครื่องมือแพทย์ ยานพาหนะไฟฟ้า
●เลือก Battery Management system ที่มีเชื่อถือได้ เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถลุกเป็นไฟเมื่อมีความร้อนที่สูง ซึ่งระบบที่ดีต้องมีการป้องกันแบตเตอรี่ลัดวงจร ควบคุมแรงดันไฟ อุณหภูมิ ให้มีประสิทธิภาพ
●เลือกเซลล์ที่มีคุณภาพ ความจุ โดยการเลือกเซลล์ที่มีคุณภาพสูงจะทำให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น
●เลือกที่ตอบสนองความต้องการของแอพพลิเคชั่นและเหมาะแก่การใช้งาน
แบตเตอรี่ลิเธียมดีกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเนื่องจาก
●แบตเตอรี่ลิเธียมมีประสิทธิภาพสูงกว่าโดยสูญเสียพลังงานน้อยกว่า และมีระบบการจัดการแบตเตอรี่ในตัวรับประกันประสิทธิภาพความปลอดภัย
● มีการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่โดนมีกระบวนการคายประจุอุณภูมิในเวลาที่รวดเร็ว
● มีน้ำหนักที่เบากว่า โดยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีขนาด 1 ใน 3 ของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด
●แบตเตอรี่ลิเธียมมีความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมเนื่องจากไม่มีส่วนผสมของโลหะหนัก
จากบทความข้างต้น ได้คำตอบของแบตเตอรี่ลิเธียมมีกี่ชนิดแล้ว ลองคิดว่าสำหรับรถ 2 ล้อที่ผู้คนใช้อยู่นั้นปกติใช้แบตเตอรี่ชนิดไหน แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคเหมาะกับรถ 2 ล้อ เนื่องจาก มีความหนาแน่นพลังงานสูง มีอายุการใช้งานที่นาน แรงดันไฟฟ้าของเซลล์สูง มีความปลอดภัย อีกทั้งสามารถชาร์ตใหม่ได้อย่างรวดเร็ว
แบรนด์สมาร์ทวอทช์ทั่วไป ได้แก่ Apple, Xiaomi, Samsung, Garmin เป็นต้น แบตเตอรี่สมาร์ทวอทช์เป็นตัวพาพลังงานของผลิตภัณฑ์ คุณรู้หรือไม่ว่า 10 อันดับแรก ผู้ผลิตแบตเตอรี่สมาร์ทวอทช์ในทั่วโลกคือรายใด
ความจุของแบตเตอรี่รถไถที่เกิน 100 kWh แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงแบบก้าวกระโดดในการใช้พลังงานไฟฟ้าของเครื่องจักรกลการเกษตร โดยให้กำลังและประสิทธิภาพที่ไม่เคยมีมาก่อนสำหรับการใช้งานหนักในภาคสนาม – รถไถไฟฟ้าที่มีความจุของแบตเตอรี่สูงกว่านี้จะถูกนำไปใช้ในสนามขนาดใหญ่
เครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยอากาศใช้การหมุนเวียนของอากาศเพื่อขจัดความร้อนที่ปล่อยออกมาจากเครื่องยนต์ขณะรถจักรยานยนต์กำลังทำงาน นั่นคือ ใช้พัดลมหม้อน้ำมอไซค์ ชิ้นส่วนรถจักรยานยนต์สร้างความร้อนได้มากเมื่อทำงานจึงจำเป็นระบายความร้อน เช่น ถังน้ำมันถจักรยานยนต์ เกียร์ เป็นต้น
หลักการทำงานของกล่องควบคุมจักรยานไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับสถานะการขับขี่ของยานพาหนะและการทำงานของผู้ใช้เป็นหลัก โดยจะประมวลผลสัญญาณเซ็นเซอร์ต่างๆ ผ่านแผงวงจร จากนั้นจะควบคุมความเร็วและการบังคับเลี้ยวของมอเตอร์เพื่อให้ทราบถึงฟังก์ชันการขับขี่ต่างๆ ของยานพาหนะ
เมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์ แบตเตอรี่มักจะได้รับความเสียหายและมีอายุการใช้งานสั้นกว่า โดยทั่วไปอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดอยู่ที่ 500-800 รอบการชาร์จและคายประจุเท่านั้น และอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมอยู่ที่ 2,000-3,000 รอบการชาร์จและคายประจุ
บริษัท CATL และ LG Energy Solutions เป็นตัวแทนของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ในประเทศจีนและเกาหลีใต้ที่แสดงถึงจุดแข็งและความท้าทายที่พวกเขาเผชิญ บทความนี้จะวิเคราะห์ความต้องการและแนวโน้มการเติบโตของตลาดแบตเตอรี่ทั่วโลก
