ในอดีต แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีบทบาทสำคัญในชีวิต เนื่องด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้ประเภทของแบตเตอรี่มีเพิ่มมากขึ้น เช่น แบตเตอรี่โซเดียมไอออน เซลล์เชื้อเพลิง เป็นต้น แบตเตอรี่ลิเธียมจึงค่อยๆ ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าและแบตเตอรี่รถกอล์ฟไฟฟ้า บทความนี้จะแนะนำส่วนประกอบ ข้อดีและข้อเสีย เปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค เป็นต้น
แบตเตอรี่ตะกั่วกรดคืออะไร
การประดิษฐ์แบตตะกั่วกรดทำให้เราย้อนกลับไปในปี 1859 ความคิดสร้างสรรค์ของนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Gaston Plante` อยู่เบื้องหลังแบตเตอรี่ราคาประหยัดนี้ พูดง่ายๆ ก็คือ มันเป็นเพียงแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ชนิดหนึ่งเท่านั้น
แบตเตอรี่กรดตะกั่ว (VRLA) คือแบตเตอรี่ที่อิเล็กโทรดส่วนใหญ่ทำจากตะกั่วและออกไซด์ และอิเล็กโทรไลต์คือสารละลายกรดซัลฟิวริก
ในสถานะคายประจุของแบตตะกั่วกรด ส่วนประกอบหลักของขั้วบวกคือตะกั่วไดออกไซด์ และส่วนประกอบหลักของขั้วลบคือตะกั่ว ในสถานะอัดประจุ ส่วนประกอบหลักของขั้วบวกและขั้วลบมีทั้งตะกั่วซัลเฟต
แบตตะกั่วกรดมีสองประเภท:
- แบตเตอรี่ตะกั่วกรดน้ำท่วม（Flooded lead-acid battery）
- แบบตะกั่วกรดกำกับด้วยวาล์ว（Valve-regulated lead-acid batteries）
แบตตะกั่วกรดน้ำท่วมมีความคุ้มค่า อย่างไรก็ตาม มีค่าบำรุงรักษาสูง พวกเขายังต้องการการระบายอากาศ แบบตะกั่วกรดกำกับด้วยวาล์วไม่ต้องบำรุงรักษา พวกเขาไม่จำเป็นต้องเติมอิเล็กโทรไลต์หรือน้ำใดๆ
การใช้งานของแบตตะกั่วกรด
แบตตะกั่วกรดมีการใช้งานที่หลากหลายมาก การใช้ตะกั่วประมาณแปดสิบหกเปอร์เซ็นต์ไปในการผลิตแบตตะกั่วกรด การใช้แบตตะกั่วกรดที่พบบ่อยที่สุดอยู่ในระบบพลังงานหมุนเวียน การใช้งานอื่นๆ ของแบตเตอรี่เหล่านี้ได้แก่:
- ระบบกักเก็บพลังงาน
แบตตะกั่วกรดมีต้นทุนการจัดเก็บพลังงานต่ำ ความน่าเชื่อถือดี และประสิทธิภาพสูง แบตเตอรี่เหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายใน UPS และยังเป็นเส้นทางทางเทคนิคที่โดดเด่นสำหรับการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีขนาดใหญ่ในยุคแรกๆ
- รถยนต์
การใช้งานที่สำคัญของแบตตะกั่วกรดคือการใช้งานในรถยนต์ แบตเตอรี่ชนิดนี้ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า รถยนต์ไฮบริด เรือดำน้ำ และเรือดำน้ำนิวเคลียร์
- ใช้ในอุตสาหกรรม
แบตเตอรี่กรดตะกั่ว- กรดมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระดับอุตสาหกรรม ใช้ในหุ่นยนต์ ดาวเทียม การขุดเจาะน้ำมัน และแม้กระทั่งโทรคมนาคม
ข้อดีและข้อเสียของแบตตะกั่วกรด
ข้อดี
- มีความคุ้มค่า
- แบตตะกั่วกรดที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้และเทคโนโลยีแบตเตอรี่มีความสมบูรณ์
- ให้กำลังขับที่ค่อนข้างสูง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานอินพุตกำลังสูง เช่น การสตาร์ทเครื่องยนต์
- แบตตะกั่วกรดมีความน่าเชื่อถือและทนทานมาก มีความต้านทานต่อความผันผวนของอุณหภูมิและสภาพแวดล้อมสูง
ข้อเสีย
- มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำ
- เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่อื่นๆ จะมีวงจรชีวิตที่สั้นกว่า โดยทั่วไปจะมีอายุระหว่างสามถึงห้าปี
- แบตตะกั่วกรดไม่เหมาะสำหรับการใช้งานแบบพกพา เป็นเพราะพวกมันมีขนาดใหญ่และมีลักษณะเทอะทะ
- เพื่อประสิทธิภาพสูงสุด แบตตะกั่วกรดต้องมีการบำรุงรักษาเป็นประจำ อิเล็กโทรไลต์จำเป็นต้องเติมน้ำกลั่นเป็นครั้งคราว
แบตตะกั่วกรดกับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค อันไหนดีกว่ากัน
| แบตเตอรี่ตะกั่วกรด | แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค | |
|---|---|---|
| แรงดันไฟฟ้าของเซลล์ | มีแรงดันไฟฟ้าน้อยกว่า แบตตะกั่วกรดหนึ่งก้อนมีแรงดันไฟฟ้า 2.0 V | แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคคือ 3.7v |
| ความหนาแน่นของพลังงาน | แบตเตอรี่เหล่านี้มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำ ความหนาแน่นของพลังงานอยู่ที่ประมาณ 60–110 Wh/kg | แบตเตอรี่เหล่านี้มีความหนาแน่นของพลังงานสูง ความหนาแน่นของพลังงานอยู่ที่ประมาณ 200-300 WH/kg |
| อัตราการชาร์จ | แบตตะกั่วกรดใช้เวลาชาร์จนานกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม เวลาในการชาร์จขึ้นอยู่กับกระแสไฟชาร์จและคุณสมบัติทางเคมีของแบตเตอรี่ | แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะใช้เวลาสองถึงสามชั่วโมงในการชาร์จ |
| อัตราการปลดปล่อยตัวเอง | มีอัตราการปลดปล่อยตัวเองสูงกว่า อยู่ที่ 15-30% ต่อเดือน | มีอัตราการปลดปล่อยตัวเองค่อนข้างต่ำกว่า โดยปกติจะเป็น ＜3% ต่อเดือน |
| ค่าบำรุงรักษา | ต้องการการบำรุงรักษาเป็นประจำ | ไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษา |
| ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม | แบตตะกั่วกรดมีสารตะกั่ว จึงไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน | เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าแบตตะกั่วกรด |
| ราคา | ราคาถูกแต่อายุการใช้งานสั้น | แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคมีราคาแพงกว่า แต่ประสิทธิภาพเหนือกว่าแบตตะกั่วกรดในทุกด้าน |
จากการเปรียบเทียบพบว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคนั้นเหนือกว่าแบตตะกั่วกรดในทุกประสิทธิภาพ แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคจะมีราคาแพงกว่าแบตตะกั่วกรด แต่แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคก็เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมีประสิทธิภาพในการใช้งานมากกว่า ยังมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าและไม่ต้องบำรุงรักษา ดังนั้น แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคจึงดีกว่าแบตตะกั่วกรด
แบตตะกั่วกรดเป็นอันตรายหรือไม่ เหตุใดจึงค่อยๆ ถูกกำจัดออกจากตลาด
แบตตะกั่วกรดมักพบในรถจักรยานยนต์และแสดงถึงความเสี่ยงเนื่องจากสารเคมีที่มีอยู่แบตเตอรี่เหล่านี้มีทั้งกรดซัลฟิวริก สารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และตะกั่ว ซึ่งเป็นโลหะหนักที่เป็นอันตรายถึงชีวิต การจัดการอย่างไม่ถูกต้อง หรืออุบัติเหตุอาจทำให้เกิดการรั่วไหลของกรดและความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ เนื่องจากความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดจึงค่อย ๆ เลิกใช้จากตลาด
ความนิยมของแบตตะกั่วกรดกำลังลดลงเนื่องจากปัญหาหลายประการ
- ประการแรก มีความหนาแน่นของพลังงานน้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งทำให้มีขนาดใหญ่และมีประสิทธิภาพน้อยลง
- เนื่องจากผู้ผลิตรถจักรยานยนต์ต้องการการออกแบบที่เบากว่าและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น พวกเขาจึงหันมาใช้เทคโนโลยีลิเธียมไอออน
- นอกจากนี้ แบตตะกั่วกรดมีอายุการใช้งานสั้นกว่าและไวต่อการเกิดซัลเฟตมากกว่า ซึ่งทำให้ความน่าเชื่อถือโดยรวมลดลง
- ผลกระทบด้านลบต่อระบบนิเวศของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดยังก่อให้เกิดการสูญพันธุ์อย่างค่อยเป็นค่อยไป เนื่องจากอุตสาหกรรมแสวงหาทางเลือกอื่นที่มีความยั่งยืนมากขึ้น
แบตเตอรี่ตะกั่วกรดสามารถเก็บได้กี่ปี
อายุการเก็บรักษาของแบตตะกั่วกรดจะผันผวนตามอุณหภูมิ ระดับประจุ และประเภทของแบตเตอรี่ หากจัดเก็บอย่างเหมาะสม แบตเตอรี่เหล่านี้จะสามารถใช้งานได้นาน 6 เดือนถึงหนึ่งปีเต็มโดยไม่เสื่อมสภาพอย่างมีนัยสำคัญ การคงประจุไว้บางส่วนและจัดเก็บในพื้นที่แห้งและเย็นสามารถช่วยยืดอายุการเก็บรักษาได้ ขอแนะนำให้ชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดเป็นประจำเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดซัลเฟต ซึ่งเป็นปัญหาทั่วไปเมื่อแบตเตอรี่หมดเป็นเวลานาน
วิธีใช้และบำรุงรักษาแบตตะกั่วกรด
เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด เจ้าของรถจักรยานยนต์ควรปฏิบัติตามหลักปฏิบัติในการบำรุงรักษาที่สำคัญบางประการ:
- การชาร์จแบตเตอรี่เป็นประจำจะช่วยป้องกันการเกิดซัลเฟตและรักษาประสิทธิภาพสูงสุด
- ควรหลีกเลี่ยงการปล่อยประจุลึกเนื่องจากอาจทำลายแบตเตอรี่ได้ ชาร์จก่อนที่ประจุจะเหลือน้อยมาก
- ตรวจสอบและรักษาระดับอิเล็กโทรไลต์ให้เพียงพอในแบตตะกั่วกรดเป็นประจำ เติมน้ำกลั่นตามต้องการเพื่อรักษาจานให้จมอยู่ใต้น้ำ
- รักษาขั้วแบตเตอรี่ให้สะอาดและปราศจากการกัดกร่อน หากมีการกัดกร่อนที่ขั้ว ให้ทำความสะอาดด้วยเบกกิ้งโซดาและน้ำ
- การระบายอากาศที่เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับแบตตะกั่วกรด เนื่องจากจะช่วยกระจายก๊าซที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการชาร์จ
แบตตะกั่วกรดมอเตอร์ไซค์ VS แบตเตอรี่ลิเธียมมอเตอร์ไซค์ อันไหนดีกว่ากัน
จากการเปรียบเทียบแบตเตอรี่สองก้อนข้างต้น พบว่า ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมมอเตอร์ไซค์นั้นเหนือกว่าแบตตะกั่วกรดมอเตอร์ไซค์ รถจักรยานยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมสามารถเดินทางในระยะทางที่ไกลกว่าได้ เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมมีความหนาแน่นของพลังงานมากกว่าและสามารถเก็บพลังงานไฟฟ้าได้มากกว่า และแบตเตอรี่ลิเธียมมีอายุการใช้งานยาวนานและไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษา แบตเตอรี่มอเตอร์ไซค์ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมจึงดีกว่าใช้แบตตะกั่วกรด
แบตรถไฟฟ้า 3 ล้อมักจะใช้แบตลิเธียมไอออน เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีลักษณะความหนาแน่นของพลังงานสูง ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ไม่มีมลพิษ และมีอายุการใช้งานยาวนาน การใช้งานกับรถไฟฟ้าสามล้อจึงทำให้ตัวรถมีน้ำหนักเบา เคลื่อนย้ายง่าย และสามารถเดินทางในระยะทางไกลได้
แบตเตอรี่ลิเธียม 3.7v สามารถใช้กับรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าได้ เนื่องจาก แบตเตอรี่ลิเธียม 3.7 โวลต์ มีความหนาแน่นของพลังงานสูง ประมาณ 200-300 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม และมีแรงดันไฟฟ้าของเซลล์สูง สามารถเก็บพลังงานได้มากขึ้น และสามารถให้พลังงานที่เสถียรและนานขึ้น
ความต้องการและการใช้งาน: หากคุณต้องการใช้แบตเตอรี่ที่ไม่ต้องการความทนทานมากหรือต้องการประหยัดค่าใช้จ่าย แบตราคาถูกถือเป็นการตอบโจทย์ แต่หากต้องการแบตเตอรี่ที่ทนทานและมีการรับประกันคุณภาพระยะยาว ควรเลือกแบตเตอรี่ที่ราคาแพง
