แบตเตอรี่ลิเธียมคืออะไรและทำงานอย่างไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออะไร ทำมาจากอะไร และมีประโยชน์อย่างไรเมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการจัดเก็บแบตเตอรี่อื่นๆ

แบตเตอรี่ลิเธียมที่เสนอครั้งแรกในปี 1970 และผลิตเชิงพาณิชย์โดย Sony ในปี 1991 ปัจจุบันใช้ในโทรศัพท์มือถือ เครื่องบิน และรถยนต์แม้จะมีข้อดีหลายประการที่ทำให้พวกเขาประสบความสำเร็จมากขึ้นในอุตสาหกรรมพลังงาน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็มีข้อเสียบางประการและเป็นหัวข้อที่ทำให้เกิดการถกเถียงกันมากมาย

แต่แบตเตอรี่ลิเธียมคืออะไรกันแน่และทำงานอย่างไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมทำมาจากอะไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสี่ประการมีแคโทดซึ่งกำหนดความจุและแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่และเป็นแหล่งกำเนิดของลิเธียมไอออนขั้วบวกช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจรภายนอก และเมื่อชาร์จแบตเตอรี่ ลิเธียมไอออนจะถูกเก็บไว้ในขั้วบวก

อิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยเกลือ ตัวทำละลาย และสารเติมแต่ง และทำหน้าที่เป็นท่อร้อยสายของลิเธียมไอออนระหว่างแคโทดและแอโนดในที่สุดก็มีตัวคั่นซึ่งเป็นสิ่งกีดขวางทางกายภาพที่แยกแคโทดและแอโนดออกจากกัน

ข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียม

แบตเตอรี่ลิเธียมมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าแบตเตอรี่อื่นๆ มากโดยสามารถมีพลังงานได้สูงสุด 150 วัตต์-ชั่วโมง (WH) ต่อกิโลกรัม (กก.) เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ที่ 60-70WH/กก. และกรดตะกั่วที่ 25WH/กก.

นอกจากนี้ยังมีอัตราการคายประจุที่ต่ำกว่าแบตเตอรี่อื่นๆ โดยสูญเสียประจุประมาณ 5% ในหนึ่งเดือน เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม (NiMH) ที่สูญเสีย 20% ในหนึ่งเดือน

อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมยังมีอิเล็กโทรไลต์ที่ติดไฟได้ซึ่งอาจทำให้เกิดไฟไหม้แบตเตอรี่ขนาดเล็กได้นี่เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการเผาไหม้ของสมาร์ทโฟน Samsung Note 7 ที่น่าอับอายซึ่งทำให้ Samsung ต้องเลิกผลิตและสูญเสียมูลค่าตลาด 26 พันล้านดอลลาร์ควรสังเกตว่าสิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นกับแบตเตอรี่ลิเธียมขนาดใหญ่

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังมีราคาแพงกว่าในการผลิตเนื่องจากอาจมีราคาเกือบทั้งนั้น สามารถผลิตได้มากกว่าแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมถึง 40%

คู่แข่ง

ลิเธียมไอออนต้องเผชิญกับการแข่งขันจากเทคโนโลยีแบตเตอรี่ทางเลือกหลายชนิด ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในขั้นตอนการพัฒนาทางเลือกหนึ่งคือแบตเตอรี่ที่ใช้น้ำเค็ม

ภายใต้การพัฒนาโดย Aquion Energy สิ่งเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นจากน้ำเค็ม แมงกานีสออกไซด์ และฝ้าย เพื่อสร้างสิ่งที่ผลิตขึ้นโดยใช้ 'วัสดุที่มีอยู่มากมายและปลอดสารพิษ และเทคนิคการผลิตราคาประหยัดสมัยใหม่'ด้วยเหตุนี้ แบตเตอรี่เหล่านี้จึงเป็นแบตเตอรี่เพียงชนิดเดียวในโลกที่ได้รับการรับรองจากแท่นต่อแท่น

เช่นเดียวกับเทคโนโลยีของ Aquion 'แบตเตอรี่สีน้ำเงิน' ของ AquaBattery ใช้เกลือและน้ำจืดผสมกันที่ไหลผ่านเมมเบรนเพื่อกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ที่เป็นไปได้ประเภทอื่นๆ ได้แก่ แบตเตอรี่ที่ใช้พลังงานจากปัสสาวะของ Bristol Robotics Laboratory และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของ University of California Riverside ที่ใช้ทรายแทนกราไฟท์สำหรับขั้วบวก ส่งผลให้แบตเตอรี่มีประสิทธิภาพมากกว่ามาตรฐานอุตสาหกรรมถึงสามเท่า