แบตเตอรี่สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่มีกี่ประเภท?

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างพัฒนาแล้ว และยังคงเป็นแบตเตอรี่เพียงชนิดเดียวที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าที่ผลิตในปริมาณมาก เนื่องจากมีต้นทุนต่ำและอัตราการคายประจุสูง อย่างไรก็ตาม พลังงานจำเพาะ กำลังจำเพาะ และความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดนั้นต่ำมาก ทำให้รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ชนิดนี้เป็นแหล่งพลังงานไม่สามารถทำความเร็วและระยะทางการขับขี่ได้ดี

2. แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมและแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์

แบตเตอรี่นิกเกิล-แคดเมียม (มักย่อว่า NiCd อ่านว่า “ไน-แคด”) เป็นแบตเตอรี่เก็บพลังงานชนิดหนึ่งที่ได้รับความนิยม แบตเตอรี่ชนิดนี้ใช้นิกเกิลไฮดรอกไซด์ (NiOH) และโลหะแคดเมียม (Cd) เป็นสารเคมีในการผลิตกระแสไฟฟ้า แม้ว่าประสิทธิภาพจะดีกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด แต่ก็มีโลหะหนักและก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมหลังจากถูกทิ้งไว้

แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมสามารถชาร์จและคายประจุซ้ำได้มากกว่า 500 ครั้ง ประหยัดและทนทาน ความต้านทานภายในต่ำ ไม่เพียงแต่ความต้านทานภายในต่ำเท่านั้น แต่ยังชาร์จได้อย่างรวดเร็ว อีกทั้งยังสามารถจ่ายกระแสไฟสูงให้กับโหลดได้ และการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าขณะคายประจุมีน้อยมาก จึงเป็นแบตเตอรี่แหล่งจ่ายไฟ DC ที่เหมาะอย่างยิ่ง เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ชนิดอื่น แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมสามารถทนต่อการชาร์จเกินหรือการคายประจุเกินได้

แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ประกอบด้วยไอออนไฮโดรเจนและโลหะนิกเกิล มีพลังงานสำรองมากกว่าแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมถึง 30% น้ำหนักเบากว่าแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม อายุการใช้งานยาวนานกว่า และไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม แต่ราคาสูงกว่าแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมมาก

3. แบตเตอรี่ลิเธียม

แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นแบตเตอรี่ประเภทหนึ่งที่ใช้โลหะลิเธียมหรือโลหะผสมลิเธียมเป็นวัสดุขั้วลบ โดยใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่น้ำ แบตเตอรี่ลิเธียมสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทใหญ่ๆ คือ แบตเตอรี่ลิเธียมโลหะและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีลิเธียมในสถานะโลหะและสามารถชาร์จใหม่ได้

แบตเตอรี่ลิเธียมโลหะโดยทั่วไปเป็นแบตเตอรี่ที่ใช้แมงกานีสไดออกไซด์เป็นวัสดุขั้วบวก ลิเธียมโลหะหรือโลหะผสมของลิเธียมเป็นวัสดุขั้วลบ และใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่น้ำ ส่วนประกอบหลักของแบตเตอรี่ลิเธียม ได้แก่ วัสดุขั้วบวก วัสดุขั้วลบ แผ่นกั้น และสารละลายอิเล็กโทรไลต์

ในบรรดาวัสดุแคโทด วัสดุที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด ได้แก่ ลิเธียมโคบอลเตต ลิเธียมแมงกาเนต ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต และวัสดุไตรภาค (โพลิเมอร์นิกเกล-โคบอลต์-แมงกานีส) วัสดุขั้วบวกมีสัดส่วนมาก (อัตราส่วนมวลของวัสดุขั้วบวกและขั้วลบอยู่ที่ 3:1 ถึง 4:1) เนื่องจากประสิทธิภาพของวัสดุขั้วบวกส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และต้นทุนของวัสดุขั้วบวกก็เป็นตัวกำหนดต้นทุนของแบตเตอรี่โดยตรงเช่นกัน

ในบรรดาวัสดุขั้วลบ วัสดุขั้วลบที่ใช้ในปัจจุบันส่วนใหญ่คือแกรไฟต์ธรรมชาติและแกรไฟต์สังเคราะห์ ส่วนวัสดุขั้วบวกที่กำลังศึกษาอยู่ ได้แก่ ไนไตรด์, PAS, ออกไซด์ที่มีดีบุกเป็นองค์ประกอบ, โลหะผสมดีบุก, วัสดุนาโนขั้วบวก และสารประกอบโลหะระหว่างกันอื่นๆ วัสดุขั้วลบเป็นหนึ่งในสี่องค์ประกอบหลักของแบตเตอรี่ลิเธียม มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มความจุและประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่ และเป็นหัวใจสำคัญของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมในระดับกลาง

4. เซลล์เชื้อเพลิง

เซลล์เชื้อเพลิงเป็นอุปกรณ์แปลงพลังงานไฟฟ้าเคมีแบบไม่ใช้การเผาไหม้ โดยจะแปลงพลังงานเคมีของไฮโดรเจน (หรือเชื้อเพลิงอื่นๆ) และออกซิเจนให้เป็นกระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง หลักการทำงานคือ H2 จะถูกออกซิไดซ์เป็น H+ และ e- ภายใต้การทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ขั้วบวก H+ จะเคลื่อนที่ไปยังขั้วบวกผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน ทำปฏิกิริยากับ O2 เพื่อสร้างน้ำที่ขั้วลบ และ e- จะเคลื่อนที่ไปยังขั้วลบผ่านวงจรภายนอก ปฏิกิริยาต่อเนื่องนี้จะสร้างกระแสไฟฟ้า แม้ว่าเซลล์เชื้อเพลิงจะมีคำว่า "แบตเตอรี่" อยู่ด้วย แต่ก็ไม่ใช่เครื่องมือเก็บพลังงานในความหมายดั้งเดิม แต่เป็นอุปกรณ์ผลิตพลังงาน ซึ่งเป็นความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่างเซลล์เชื้อเพลิงกับแบตเตอรี่แบบดั้งเดิม

เพื่อทดสอบความล้าและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ บริษัทของเราใช้เครื่องมือทดสอบต่างๆ เช่น ห้องทดสอบอุณหภูมิและความชื้นคงที่ ห้องทดสอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน ห้องทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยหลอดซีนอน และห้องทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยรังสียูวี

ห้องทดสอบอุณหภูมิและความชื้นคงที่: อุปกรณ์นี้ให้สภาวะอุณหภูมิและความชื้นที่ควบคุมได้ เพื่อจำลองสถานการณ์แวดล้อมต่างๆ การทดสอบแบตเตอรี่ในระยะยาวภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความชื้นที่หลากหลาย จะช่วยให้เราประเมินความเสถียรและการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ได้

ห้องทดสอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน: ห้องนี้จำลองการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วที่แบตเตอรี่อาจประสบระหว่างการใช้งาน โดยการให้แบตเตอรี่สัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรุนแรง เช่น การเปลี่ยนจากอุณหภูมิสูงไปต่ำอย่างรวดเร็ว เราสามารถประเมินประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของแบตเตอรี่ภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้

ห้องทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยหลอดซีนอน: อุปกรณ์นี้จำลองสภาวะแสงแดดโดยการให้แบตเตอรี่สัมผัสกับรังสีแสงเข้มข้นจากหลอดซีนอน การจำลองนี้ช่วยประเมินการเสื่อมสภาพและความทนทานของแบตเตอรี่เมื่อสัมผัสกับแสงเป็นเวลานาน

ห้องทดสอบการเสื่อมสภาพจากรังสียูวี: ห้องนี้จำลองสภาพแวดล้อมที่มีรังสียูวี โดยการนำแบตเตอรี่ไปสัมผัสกับรังสียูวี เราสามารถจำลองประสิทธิภาพและความทนทานของแบตเตอรี่ภายใต้สภาวะการสัมผัสรังสียูวีเป็นเวลานานได้
การใช้เครื่องมือทดสอบเหล่านี้ร่วมกันช่วยให้สามารถทดสอบความล้าและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้อย่างครอบคลุม สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ ก่อนทำการทดสอบเหล่านี้ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องปฏิบัติตามแนวทางด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องและปฏิบัติตามคำแนะนำการใช้งานของเครื่องมือทดสอบอย่างเคร่งครัด เพื่อให้มั่นใจได้ว่าขั้นตอนการทดสอบมีความถูกต้องและปลอดภัย