แบตเตอรี่ลิเธียม แบตเตอรี่กราฟีน หรือแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ไหนดีกว่ากัน?

ด้วยความนิยมของรถยนต์ไฟฟ้า ผู้คนเริ่มให้ความสนใจกับแบตเตอรี่มากขึ้นเรื่อยๆ แบตเตอรี่เป็นคลังเก็บพลังงานของยานพาหนะไฟฟ้า ยานพาหนะไฟฟ้าแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมีเมื่อชาร์จและเก็บไว้ในแบตเตอรี่ เมื่อใช้รถยนต์ไฟฟ้า มอเตอร์จะแปลงพลังงานเคมีในแบตเตอรี่เป็นพลังงานกล เพื่อให้รถยนต์ไฟฟ้าวิ่งบนถนนได้ เนื่องจากแบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานของรถยนต์ไฟฟ้า ปัจจุบันมีแบตเตอรี่ชนิดใดบ้างที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า และแบตเตอรี่ชนิดไหนดีกว่ากัน?

หลังจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของยานพาหนะไฟฟ้าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แบตเตอรี่ที่ใช้ในยานพาหนะไฟฟ้าส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นแบตเตอรี่ลิเธียม แบตเตอรี่กราฟีน และแบตเตอรี่กรดตะกั่ว ซึ่งจะดีกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแบตเตอรี่กราฟีนและแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

การเปรียบเทียบแบตเตอรี่ลิเธียม แบตเตอรี่กราฟีน และแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

一、 ข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียม

1. ความหนาแน่นของพลังงานสูงและความหนาแน่นของพลังงานตามปริมาตรและความหนาแน่นของพลังงานมวลสามารถเข้าถึง 450W h/dm3 และ 150W. h/kg ตามลำดับ และยังคงเพิ่มขึ้น

2. แรงดันไฟฟ้าขาออกเฉลี่ยสูง (ประมาณ 3.6V) ซึ่งเป็น 3 เท่าของแบตเตอรี่ Ni Cd และ Ni l

3. กำลังขับสูง

4. การปลดปล่อยตัวเองมีขนาดเล็ก น้อยกว่า 10% ต่อเดือน น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของ Ni Cd และ Ni Ml

5. หากไม่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำเช่นแบตเตอรี่ Ni Cd และ Ni MH ประสิทธิภาพของวงจรจะดีกว่า

6. สามารถชาร์จและคายประจุได้อย่างรวดเร็ว และความจุสามารถเข้าถึงมากกว่า 80% ของความจุปกติเมื่อชาร์จที่อุณหภูมิ 1C

7. ประสิทธิภาพการชาร์จสูง โดยทั่วไป 100% หลังจากรอบแรก

8. ช่วงอุณหภูมิในการทำงานกว้าง - 30~+45 ℃ ด้วยการปรับปรุงอิเล็กโทรไลต์และอิเล็กโทรดบวก คาดว่าจะขยายเป็น - 40~+70 ℃ และอุณหภูมิต่ำอาจขยายเป็น - 60 ℃

9. ไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษา

10. “เป็นมิตร” ต่อสิ่งแวดล้อม และเรียกว่าแบตเตอรี่สีเขียว

11. อายุการใช้งานยาวนาน 100% DOD สามารถชาร์จและคายประจุได้มากกว่า 900 ครั้ง เมื่อใช้การชาร์จและการคายประจุที่มีความลึกตื้น (30% DOD) จำนวนรอบจะเกิน 5,000 รอบ

ข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียม

1. ต้นทุนสูง สาเหตุหลักมาจากราคาที่สูงของวัสดุแคโทด LiC002 ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีแคโทดอย่างต่อเนื่อง LiMn204, LiFeP04 ฯลฯ สามารถใช้เป็นแคโทดได้ ซึ่งคาดว่าจะช่วยลดต้นทุนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้อย่างมาก

2. ต้องมีวงจรป้องกันพิเศษเพื่อป้องกันการชาร์จไฟเกินหรือการคายประจุเกิน

3. ความเข้ากันได้กับแบตเตอรี่ธรรมดาไม่ดี เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถเปลี่ยนได้เฉพาะเมื่อใช้แบตเตอรี่ธรรมดาสามก้อน (3.6V)


二、 ข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่กราฟีน


แบตเตอรี่กราฟีน: แบตเตอรี่กราฟีนเป็นฟิล์มระนาบรังผึ้งที่เกิดจากอะตอมของคาร์บอนในลักษณะการผสมพันธุ์ sp2 เป็นวัสดุกึ่งสองมิติที่มีความหนาของชั้นอะตอมเพียงชั้นเดียว ดังนั้นจึงเรียกว่ากราไฟท์ชั้นโมโนอะตอมมิก แบตเตอรี่พลังงานใหม่ได้รับการพัฒนาโดยอาศัยการเคลื่อนที่ของกระสวยไอออนลิเธียมที่รวดเร็วและขนาดใหญ่ระหว่างพื้นผิวกราฟีนและอิเล็กโทรด

1. ความจุไฟฟ้าเป็นสามเท่าของผลิตภัณฑ์ที่ดีที่สุดในตลาดในปัจจุบัน พลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่ลิเธียม (ขึ้นอยู่กับขั้นสูงสุด) คือ 180wh/kg ในขณะที่พลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่กราฟีนมากกว่า 600whkg

2. รถยนต์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่นี้สามารถวิ่งได้มากที่สุด 1,000 กิโลเมตร และเวลาในการชาร์จน้อยกว่า 8 นาที

3. อายุการใช้งานยาวนาน อายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่เติมไฮโดรเจนแบบเดิมถึง 4 เท่าและมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมถึง 2 เท่า

4. น้ำหนักเบา ลักษณะของกราฟีนสามารถลดน้ำหนักของแบตเตอรี่ลงได้ครึ่งหนึ่งของแบตเตอรี่แบบเดิม ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องที่โหลดแบตเตอรี่ได้

5. กราฟีนมีข้อดีมากกว่าแบตเตอรี่แบบเดิม อายุการใช้งานยาวนานเป็น 2 เท่าของแบตเตอรี่ลิเธียมและ 4 เท่าของแบตเตอรี่เติมไฮโดรเจน

6. มีความเร็วในการชาร์จที่เร็วกว่าและทนทานกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมภายใต้อุณหภูมิสูง


ข้อเสียของแบตเตอรี่กราฟีน:

1. ในปัจจุบัน การเจือจางกราไฟท์ยังไม่ถึงขั้นตอนการปฏิบัติ และยังมีหนทางอีกยาวไกลก่อนที่จะมีการผลิตเป็นจำนวนมาก

2. แบตเตอรี่กราฟีนเหล่านี้ในตลาดไม่ใช่แบตเตอรี่กราฟีนบริสุทธิ์ พวกมันถูกเติมด้วยเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับกราฟีนโดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียม เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบเดิม การปรับปรุงประสิทธิภาพที่เกิดขึ้นนั้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น นอกจากนี้กราฟีนมีราคาสูงมาก และกระบวนการผลิตก็สูงมากเช่นกัน กระบวนการผลิตแบตเตอรี่กราฟีนยังไม่สมบูรณ์เพียงพอ ปัจจุบันยังอยู่ในขั้นตอนห้องปฏิบัติการเท่านั้นและไม่สามารถเข้าถึงระดับการผลิตจำนวนมากได้

3. ลักษณะกระบวนการที่เข้ากันไม่ได้ นั่นคือพื้นที่ผิวจำเพาะที่มากเกินไปของกราฟีนจะนำปัญหากระบวนการมากมายมาสู่การกระจายตัวและทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของสารละลายลิเธียมไอออนที่มีอยู่ หากกระบวนการปรับแบตเตอรี่จากโรงงานจะหมดลง และมีพื้นที่กำไรไม่เพียงพอซึ่งได้รับแรงหนุนจากความก้าวหน้าในตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพ ใครยินดีใช้เทคโนโลยีนี้ ลักษณะพื้นผิวของกราฟีนได้รับผลกระทบอย่างมากจากสถานะทางเคมี และมีปัญหามากมายเกี่ยวกับความเสถียรของแบทช์ อายุการใช้งานของวงจร ฯลฯ ซึ่งไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดโดยละเอียดของการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมในปัจจุบันได้


三、 ข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

แบตเตอรี่กรดตะกั่วเป็นแบตเตอรี่ชนิดหนึ่งที่มีขั้วบวกและขั้วลบส่วนใหญ่ทำจากตะกั่วและออกไซด์ และอิเล็กโทรไลต์คือสารละลายกรดซัลฟิวริก เมื่อแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคายประจุ ส่วนประกอบหลักของขั้วบวกคือตะกั่วไดออกไซด์ และส่วนประกอบหลักของขั้วลบคือตะกั่ว ในระหว่างการชาร์จ ส่วนประกอบหลักของอิเล็กโทรดบวกและลบคือตะกั่วซัลเฟต

ข้อดีของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

1. ราคาถูก: แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีราคาถูกมากเนื่องจากมีต้นทุนการผลิตต่ำ กระบวนการผลิตที่เรียบง่าย และราคาวัตถุดิบต่ำ นอกจากนี้ แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่ใช้แล้วสามารถรีไซเคิลได้ ดังนั้นในครั้งถัดไปที่มีการเปลี่ยนแบตเตอรี่ สามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่เก่าเป็นแบตเตอรี่ใหม่ได้ และเงินสดบางส่วนสามารถชดเชยได้ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการซื้อ

2. ประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยสูง: ความเสถียรของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดนั้นดีมาก แม้ว่าจะชาร์จเป็นเวลานานในระหว่างการใช้งาน ก็จะไม่พบการระเบิดและปัญหาอื่น ๆ และประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดก็สูง

3. ซ่อมแซมได้: แม้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดอาจตกผลึกหรือกำมะถันในระหว่างการใช้งาน แต่ก็สามารถซ่อมแซมได้และสามารถใช้งานได้เป็นระยะเวลาหนึ่งหลังการซ่อมแซม ดังนั้นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดจึงสามารถซ่อมแซมได้ซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่ลิเธียมซึ่งไม่สามารถซ่อมแซมได้หลังจากนั้น ปัญหาเกิดขึ้น


ข้อเสียของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด:

1. ปริมาณมากและน้ำหนักมาก: กระบวนการผลิตแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นปัญหา หากจะเพิ่มความจุของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด จะต้องมีปริมาตรมากขึ้นและน้ำหนักจะหนักขึ้น ทำให้เคลื่อนย้ายไม่สะดวก

2. อายุการใช้งานสั้น: แบตเตอรี่ตะกั่วกรดถูกชาร์จและคายประจุประมาณ 300-350 ครั้ง และสามารถใช้งานได้ตามปกติประมาณ 2-3 ปี

3. มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม: แม้ว่าแคดเมียมจะไม่ถูกใช้ในแบตเตอรี่ตะกั่วกรดอีกต่อไป แต่จะยังคงก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม เช่น มลพิษทางน้ำและมลพิษทางบก

สรุป: จากการเปรียบเทียบเงื่อนไขข้างต้น แบตเตอรี่ลิเธียมมีข้อได้เปรียบมากกว่าแบตเตอรี่กราฟีนและแบตเตอรี่กรดตะกั่วในแง่ของอายุของเทคโนโลยี R&D ต้นทุนการผลิต ประโยชน์ทางเศรษฐกิจของตลาด และการปกป้องสิ่งแวดล้อม