แบตเตอรี่ลิเธียมไออออน คืออะไร พร้อมทฤษฎีพื้นฐาน 4 ข้อที่ควรรู้

ผมเชื่อว่าหลายๆคน แม้จะเป็นคนที่ทำงานไฟฟ้าอยู่แล้วก็ตาม อาจจะยังไม่เข้าใจว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน คืออะไร แตกต่างจากแบตเตอรี่ปกติอย่างไร และน่าจะยังไม่คุ้นชินกับคาแร็คเตอร์ของแบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งถามว่ามันแตกต่างจากแบตตะกั่วหรือไม่ พื้นฐานมันไม่ได้ต่างอะไรมาก แต่มันมีบางจุดที่เราต้องดูมากกว่าแบตตะกั่วทั่วไป

บทความนี้ผมอยากให้เพื่อนๆเข้าใจคาแร็คเตอร์ของแบตเตอรี่ลิเธียม เราจะได้รู้ว่าเราต้องดูแลรักษามันยังไง ใช้อย่างไรให้ได้ประสิทธิภาพที่สูงที่สุด แล้วจะต้องใช้อย่างไรไม่ให้เกิดอันตรายนะ

สารบัญ

บทความต่อไปนี้ ผมสรุปมาจากคลิปด้านล่างครับ ใครขี้เกียจอ่านก็ฟังในคลิปเอานะ ใครอยากฟังใน “ทฤษฎีพื้นฐาน 4 ข้อเกี่ยวกับแบตเตอรี่ลิเธียม ที่มือใหม่ควรรู้”

ถ้าใครคิดว่ามีประโยชน์ อยากสนับสนุน ฟังสาระดีๆ ช่วยกด Like กด Share กด Subscribe

 ให้ผมด้วยนะ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน คืออะไร

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน คือเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานในรูปแบบเคมีประเภทหนึ่ง ที่สามารถชาร์จได้ ซึ่งจริงๆมีมานานมากแล้ว แต่สมัยก่อนยังมีราคาแพง และประสิทธิภาพต่ำกว่าในปัจจุบัน แต่เราจะเห็นได้ทั่วๆไปกับเครื่องมืออิเล็คทรอนิคต่างๆเช่นโทรศัพท์มือถือ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน มีหลายประเภทเช่น NMC NCA หรือแม้กระทั่ง ลิเธียมไอออนฟอสเฟต ที่เรานิยมใช้กันในงานโซล่าเซลล์

แบตลิเธียมทุกประเภทที่ขึ้นชื่อว่าแบตลิเธียมจะมีองค์ประกอบเหมือนๆกันคือ มีลิเธียมเป็นองค์ประกอบอยู่ที่อิเล็คโทรดด้านบวก ซึ่งองค์ประกอบต่างๆจะแตกต่างกันไปทำให้มีแบตเตอรี่ลิเธียมหลากหลายประเภท (รูปภาพจาก Matthey)

โครงสร้างแบตเตอรี่

อุณหภูมิมีผลอย่างไร

เรื่องแรกที่เพื่อๆควรรู้คือ แบตเตอรี่ลิเธียมค่อนข้างมีความย้อนแย้งในเรื่องอุณหภูมิ คือมีทั้งดีและไม่ดี เช่น ยิ่งเราเก็บแบตเตอรี่ลิเธียมในที่ร้อนเท่าไหร่ จะเสื่อมสภาพเร็วเท่านั้นนะครับ เวลาเราดูสเป็ค สเป็คจะบอกเสมอว่าตัวเลขต่างๆนี้คือการเทสที่อุณหภูมิ 25 องศา (รูปภาพจาก Ineltro)

แต่ที่บอกย้อนแย้งเพราะว่า กลับกัน ยิ่งอุณหภูมิเย็นเท่าไหร่ ความจุแบตเตอรี่จะยิ่งลดลง ไม่แน่ใจเราเคยเอาโทรศัพท์ดูแผนที่แล้วไปติดกับที่ติดมือถือตรงช่องแอร์ไหม เราจะรู้สึกว่าแบตมันหมดเร็วมาก เพราะว่าความจุมันลดลงนั่นเอง

กระแสสูงมีผลอย่างไร

เรื่องที่สองคือ แบตลิเธียม ไม่ชอบการใช้หรือการชาร์จเร็วๆ เวลาเราอ่านสเป็คของแบตลิเธียม หากเราดูกราฟอายุการใช้งานของมัน อย่างแรกที่ต้องมีกำกับคืออุณหภูมิ 25 องศา อีกตัวแปรนึงที่ต้องมีกำกับไว้คือ ทดสอบที่กี่ C นั่นเอง ใครยังไม่รู้ว่าค่า C คืออะไร ไปดูในบทความ “Ah Wh ต่างกันอย่างไร”

ยิ่งเราใช้ด้วยกระแสสูงๆ โดยเฉพาะกระแสที่เกินค่า C ที่เสป็คกำหนด จะทำให้แบตเตอรี่เสื่อมเร็วขึ้น เพราะแบตเตอรี่มันมีแรงต้านทาน การใช้กระแสสูงๆจะทำให้เกิดความร้อน และทำให้แบตเสื่อมเร็ว

Discharge rate capacity

การชาร์จก็เช่นกัน หากชาร์จด้วยกระแสสูงๆทำให้เกิดความร้อน และแบตเสื่อมเร็วเช่นกัน และที่สำคัญคือ หากเราชาร์จและใช้ด้วยกระแสสูงๆเราจะเสียพลังงานไปบางส่วนทำให้เหมือนความจุแบตเราน้อยลงนะ

ตัวอย่างเช่น แบตความจุ 100 เราใช้ที่กระแสสูงเกิด loss 10 ทำให้เราใช้พลังงานได้แค่ 90 หรือการชาร์จแบต 100 เราชาร์จเร็วเกินไป loss 10 แปลว่าเราต้องใช้ไฟ 110 ในการชาร์จ หลักการประมาณนี้

Charging state battery

Depth of Discharge (DOD)

อย่างที่ 3 คือแบตเตอรี่ลิเธียมไม่ชอบการใช้หมด 100% หรือการที่ชาร์จต่อหลังแบตเตอรี่เต็มแล้ว อันแรกคล้ายกับแบตตะกั่วนะ

แต่อันหลังชาร์จต่อหลังแบตเต็มแล้วนี่ไม่เหมือนกับแบตตะกั่ว เพราะแบตตะกั่วจะต้องการแรงดันประมาณนึงเรียกว่า Float state ดังนั้นถ้าเอาเครื่องชาร์จแบตตะกั่วไปชาร์จแบตลิเธียม แล้วไม่ปิดฟังก์ชั่นนี้ จะทำให้แบตลิเธียมเสียเร็วครับ (รูปภาพจาก Energymag)

Depth of discharge

แบตลิเธียมจะชอบที่สุดคือให้ความจุอยู่แถวๆ 50% ในขณะที่แบตตะกั่วจะชอบให้เต็มตลอดนะ

ซึ่งการใช้เยอะใช้น้อยต่อรอบการใช้ จะไปเกี่ยวข้องกับอีกคำนึงที่เราเรียกว่า DOD หรือ Depth of Discharge เป็นสเป็คที่แบตเตอรี่ทุกยี่ห้อต้องบอก โดยมีความหมายว่า ใน 1 รอบการใช้งาน โดยเฉลี่ยเราใช้ที่กี่ % ยิ่งเราใช้เยอะต่อ 1 รอบ (ใช้จนแบตเกือบหมด) อายุการใช้งานแบตของเราจะสั่นลง

ห้ามชาร์จที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศา

อย่างสุดท้ายที่อยากพูดถึงคือ แบตเตอรี่ลิเธียม ไม่สามารถชาร์จได้ที่ 0 องศานะครับ ถ้าอุณหภูมิต่ำกว่านี้จะทำให้ตัว electrolyte มีความหนืด การเคลื่อนประจุทำได้ไม่ดี และหากเรายังฝืนชาร์จเข้าไปจะทำให้เกิดความเสียหายกับตัวแบตเตอรี่ได้นะ

สรุป

เพื่อนๆไม่ต้องรู้ลึกถึงที่มาที่ไปของแต่ละตัวแปรที่มีผลต่อแบตลิเธียมนะ แต่เพื่อนๆควรรู้ว่ามันมีตัวแปรอะไรที่ส่งผลบ้าง เวลาใช้เพื่อนๆจะได้เข้าใจสิ่งที่ทำให้เกิดความเสียหาย และสิ่งที่ทำให้เกิดอันตรายต่อตัวแบตเตอรี่นะ

ซึ่งหากเราใช้ไม่ถูกวิธีจนแบตมันบวม แล้วเรายังฝืนใช้ต่ออาจทำให้แบตเตอรี่ระเบิดตามที่เราเห็นในข่าวได้ครับ แต่หากเราใช้อย่างถูกวิธีจะทำให้แบตของเรามีอายุยืนยาวมากครับ