แบตเตอรี่ LiFePO4 กับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ – รายงานปี 2023

แบตเตอรี่ LiFePO4 และแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นสองประเภททั่วไปของแบตเตอรี่ที่ชาร์จได้ซึ่งใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ แบตเตอรี่ LiFePO4 ถูกใช้กันอย่างแพร่หลาย ในรถยนต์ไฟฟ้าและระบบจัดเก็บพลังงานจากพลังงานหมุนเวียนเนื่องจาก ความลึกของการปล่อยไฟฟ้าที่มากขึ้น อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น เวลาในการชาร์จที่เร็วขึ้น และประสิทธิภาพการชาร์จที่สูงขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด.

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมักถูกใช้ในรถยนต์และแอปพลิเคชันอื่น ๆ ที่ต้องการอัตราส่วนพลังงานต่อ น้ำหนักสูง แม้ว่าพวกมันอาจมีอายุการใช้งานที่สั้นกว่าและประสิทธิภาพที่ต่ำกว่า แต่พวกมันอาจเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าเมื่อค่าใช้จ่ายเป็นปัจจัยสำคัญ.

บทความนี้สำรวจหลักการทำงานของแบตเตอรี่เหล่านี้และเปรียบเทียบข้อดีและข้อเสียของพวกมัน

 

แบตเตอรี่ LiFePO4 คืออะไรและทำงานอย่างไร?

แบตเตอรี่ LiFePO4 ซึ่งรู้จักกันในชื่อ แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต เป็นประเภทของแบตเตอรี่ที่ชาร์จได้ซึ่งมักใช้ใน ยานยนต์ไฟฟ้าและระบบเก็บพลังงานจากพลังงานหมุนเวียน ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสี่ส่วน: แคโทด (ขั้วบวก), แอโนด (ขั้วลบ), ตัวแยก และ อิเล็กโทรไลต์.

แบตเตอรี่ LiFePO4 ทำงานโดยการใช้ไอออนลิเธียมในการเคลื่อนที่ไปมาระหว่างขั้วไฟฟ้าแอโนดและขั้วไฟฟ้าคาโทด.

ในระหว่างการชาร์จ, ลิเธียมไอออนจะเคลื่อนที่ จากแคโทดไปยังแอโนด ซึ่งพวกมันจะถูกเก็บไว้ใน โครงสร้างผลึก ของวัสดุ LiFePO4.

เมื่อแบตเตอรี่หมดประจุ กระบวนการจะถูกย้อนกลับ โดยไอออนลิเธียมจะเคลื่อนที่ จากขั้วบวกไปยังขั้วลบ และสร้างกระแสไฟฟ้า

 

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดคืออะไรและทำงานอย่างไร?

แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดเป็นประเภทของแบตเตอรี่ที่ชาร์จได้ซึ่งมักใช้ใน รถยนต์, ระบบจ่ายไฟสำรอง (UPS), และแอปพลิเคชันอื่น ๆ ที่ต้องการอัตราส่วนพลังงานต่อ น้ำหนักสูง ประกอบด้วย แผ่นตะกั่วและออกไซด์ตะกั่ว จำนวนหนึ่งที่จุ่มอยู่ในสารอิเล็กโทรไลต์ที่เป็น กรดซัลฟูริก.

เมื่อแบตเตอรี่หมดประจุ กรดซัลฟูริกจะทำปฏิกิริยากับแผ่นตะกั่วและแผ่นออกไซด์ของตะกั่ว สร้างตะกั่วซัลเฟตและน้ำ ปฏิกิริยาทางเคมีนี้ปล่อยอิเล็กตรอนซึ่งไหลผ่านวงจรและจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์.

เมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว กระบวนการจะกลับกัน โดย ซัลเฟตตะกั่วและน้ำจะกลับมา เป็นแผ่นตะกั่วและออกไซด์ตะกั่วรวมทั้งกรดซัลฟูริก.

 

แบตเตอรี่ LiFePO4 กับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด: ข้อดีและข้อเสีย

 

ความลึกของการระบาย

ความแตกต่างที่สำคัญอย่างหนึ่งระหว่างแบตเตอรี่ LiFePO4 และแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือ ความลึกของการปล่อยประจุ ซึ่งหมายถึง ปริมาณความจุของแบตเตอรี่ที่ถูกใช้ไปในระหว่างรอบการปล่อยประจุ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือเปอร์เซ็นต์ของความจุรวมของแบตเตอรี่ที่ถูกใช้ไปแล้ว.

แบตเตอรี่ LiFePO4 มักมีความลึกในการปล่อยประจุที่มากกว่ากว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่ LiFePO4 สามารถ ปล่อยประจุไปยังสถานะที่ต่ำกว่า โดยไม่ทำให้แบตเตอรี่เสียหาย หรือทำให้อายุการใช้งานลดลงอย่างมีนัยสำคัญ.

โดยทั่วไปแล้ว แบตเตอรี่ LiFePO4 สามารถ ปล่อยประจุได้ถึง 80-90% ของความจุรวม ซึ่งทำให้เหมาะสมกับการใช้งานที่ต้องการอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานและการใช้งานที่ลึก เช่น ในรถยนต์ไฟฟ้า ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ และระบบพลังงานสำรอง.

ในทางตรงกันข้าม, แบตเตอรี่ตะกั่วกรดไม่ควรถูกปล่อยไฟต่ำกว่า 50% ของความจุรวมเพื่อหลีกเลี่ยงการทำลายแบตเตอรี่หรือการลดอายุการใช้งานของมัน.

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดประเภทเฉพาะบางประเภท เช่น แบตเตอรี่ลึก สามารถปล่อยประจุได้ลึกกว่าปกติเล็กน้อย แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีความลึกในการปล่อยประจุที่ตื้นกว่ากว่าแบตเตอรี่ LiFePO4.

 

วงจรชีวิต

แบตเตอรี่ LiFePO4 และแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมีลักษณะที่แตกต่างกันเมื่อพูดถึงอายุการใช้งาน ซึ่งหมายถึง จำนวนรอบการชาร์จและการปล่อยประจุที่แบตเตอรี่สามารถทำได้ ก่อนที่มันจะเริ่มเสื่อมสภาพ.

แบตเตอรี่ LiFePO4 มักมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่ากว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด นี่เป็นเพราะแบตเตอรี่ LiFePO4 มีความสามารถในการ ต้านทานการชาร์จซ้ำ และการปล่อยประจุ โดยไม่ประสบกับการเสื่อมสภาพอย่างมีนัยสำคัญ.

แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดอาจประสบปัญหาอายุการใช้งานที่สั้นลงหากถูกปล่อยให้หมดประจุลึกหรือไม่ได้รับการบำรุงรักษาอย่างเหมาะสม นี่เป็นเพราะแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมีความไวต่อความลึกของการปล่อยประจุมากกว่าแบตเตอรี่ LiFePO4 พวกเขาสามารถมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นหากไม่ถูกปล่อยประจุต่ำกว่า 50% ของความจุของพวกเขาบ่อยเกินไป.

โดยรวมแล้ว แม้ว่าทั้งแบตเตอรี่ LiFePO4 และแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดจะสามารถให้การจัดเก็บพลังงานที่เชื่อถือได้ แบตเตอรี่ LiFePO4 มักจะมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าและเหมาะสมกว่าสำหรับการใช้งานที่ต้องการการชาร์จและการใช้งานบ่อยๆ แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดอาจเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าในสถานการณ์ที่แบตเตอรี่จะถูกใช้งานน้อยลงหรือเมื่อค่าใช้จ่ายเป็นปัจจัยสำคัญ.

 

อัตราการชาร์จ

แบตเตอรี่ LiFePO4 สามารถชาร์จได้เร็วกว่า แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด แบตเตอรี่ LiFePO4 สามารถรองรับอัตราการชาร์จได้สูงสุดถึง 1C ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถชาร์จได้ที่กระแสเท่ากับความจุของมันในแอมป์-ชั่วโมง (Ah).

ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ LiFePO4 ขนาด 100Ah สามารถรองรับอัตราการชาร์จได้สูงสุดถึง 100A ในทางตรงกันข้าม แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมักมีอัตราการชาร์จที่แนะนำอยู่ระหว่าง 0.2C ถึง 0.25C ซึ่งหมายความว่า แบตเตอรี่ตะกั่วกรดขนาด 100Ah ควรชาร์จด้วยกระแสสูงสุดที่ 20-25A.

 

เวลาในการชาร์จ

เนื่องจากอัตราการชาร์จที่สูงกว่า แบตเตอรี่ LiFePO4 สามารถชาร์จได้เร็วกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมาก แบตเตอรี่ LiFePO4 สามารถ ชาร์จได้ถึง 80% ในเวลา 1-2 ชั่วโมง ในขณะที่แบตเตอรี่ ตะกั่ว-กรด มักใช้เวลา 8-10 ชั่วโมงในการชาร์จถึง 80%.

 

ประสิทธิภาพ

แบตเตอรี่ LiFePO4 มีประสิทธิภาพในการชาร์จที่สูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ซึ่งหมายความว่า พลังงานจากแหล่งชาร์จจะถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่มากขึ้น แทนที่จะสูญเสียไปในรูปของความร้อน ซึ่งส่งผลให้เวลาชาร์จเร็วขึ้นและมีการสูญเสียพลังงานน้อยลง.

 

ความจุ

แบตเตอรี่ LiFePO4 มักมีความจุสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดที่มีขนาดเดียวกัน ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถเก็บพลังงานได้มากกว่า นี่เป็นเพราะ แบตเตอรี่ LiFePO4 มีความหนาแน่นพลังงานที่สูงกว่า ซึ่งช่วยให้พวกมันสามารถเก็บพลังงานได้มากขึ้นในพื้นที่ที่เล็กลง.

นอกจากนี้ แบตเตอรี่ LiFePO4 มีความจุที่ใช้งานได้สูงกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถปล่อยพลังงานได้มากกว่าความจุรวมก่อนที่จะต้องชาร์จใหม่ แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดในทางกลับกันมีความจุที่ใช้งานได้ต่ำกว่าและไม่ควรปล่อยพลังงานเกินจุดหนึ่ง เนื่องจากการทำเช่นนั้นอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้.

 

ความปลอดภัย

หนึ่งในข้อดีของ แบตเตอรี่ LiFePO4 คือความเสถียรและความปลอดภัยของพวกมัน พวกมันมีแนวโน้มที่จะร้อนเกินไปและเกิดการลุกไหม้จากความร้อนน้อยกว่า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประเภทอื่น ๆ และมีโอกาสน้อยที่จะเกิดไฟไหม้หรือระเบิด.

แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดสร้างก๊าซไฮโดรเจน ในระหว่างการชาร์จ ซึ่ง อาจระเบิดได้ ในบางสภาวะ แบตเตอรี่ LiFePO4 ในทางกลับกัน ไม่สร้างก๊าซในระหว่างการชาร์จ และจึงปลอดภัยกว่าในเรื่องนี้.

แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมีแนวโน้มที่จะรั่วไหลมากกว่า แบตเตอรี่ LiFePO4 ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยในสถานการณ์ที่อิเล็กโทรไลต์ที่รั่วไหลสัมผัสกับผิวหนังหรือดวงตา.

แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมีตะกั่วและโลหะหนักอื่น ๆ ซึ่งอาจ เป็นพิษ หากรั่วไหลหรือถูกทิ้งอย่างไม่ถูกต้อง แบตเตอรี่ LiFePO4 ในทางกลับกัน ไม่ได้มีโลหะหนักใด ๆ และจึงปลอดภัยกว่าสำหรับสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์.

โดยรวมแล้ว แบตเตอรี่ LiFePO4 มักมี โปรไฟล์ความปลอดภัย ที่ดีกว่าเนื่องจากมีความเสี่ยงต่อการเกิดความร้อนสูงเกินไป การเกิดก๊าซ การรั่วไหล และเนื้อหาของโลหะหนักที่เป็นพิษที่ต่ำกว่า.

 

ความหนาแน่นของพลังงาน

แบตเตอรี่ LiFePO4 มีความหนาแน่นพลังงาน ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถเก็บพลังงานได้มากในแพ็คเกจที่มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา พวกเขายังทนทานสูงและสามารถทนต่อจำนวนรอบการชาร์จและการปล่อยประจุที่มาก ทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่นิยมสำหรับการใช้งานที่ต้องการการเก็บพลังงานที่ยาวนานและเชื่อถือได้.

อย่างไรก็ตาม, แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด มีน้ำหนัก มาก และมี ความหนาแน่นพลังงานต่ำ ค่อนข้าง ซึ่งหมายความว่ามีปริมาณพลังงานที่เก็บได้จำกัดต่อหน่วยน้ำหนัก นอกจากนี้, พวกเขายัง ต้องการการบำรุงรักษา เช่น การเติมสารอิเล็กโทรไลต์เป็นระยะและการทำความสะอาดขั้วต่อ.

 

ประสิทธิภาพการเดินทางไปกลับ

ประสิทธิภาพการเดินทางไปกลับของแบตเตอรี่หมายถึง ปริมาณพลังงานที่สามารถดึงกลับจากแบตเตอรี่ เมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณพลังงานที่ถูกใส่เข้าไปในนั้น.

แบตเตอรี่ LiFePO4 มักมีประสิทธิภาพการใช้งานรอบกลับประมาณ 92-96% ซึ่งหมายความว่าเกือบทั้งหมดของพลังงานที่ใส่เข้าไปในแบตเตอรี่สามารถดึงกลับมาได้ ในทางตรงกันข้าม แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด มักมีประสิทธิภาพการใช้งานรอบกลับประมาณ 75-85% ซึ่งหมายความว่ามีพลังงานบางส่วนที่สูญเสียไปในระหว่างการชาร์จและการปล่อยพลังงาน.

 

การซ่อมบำรุง

แบตเตอรี่ LiFePO4 และแบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในเรื่องการบำรุงรักษา

 

การบำรุงรักษาแบตเตอรี่ LiFePO4:

• แบตเตอรี่ LiFePO4 ต้องการการบำรุงรักษาน้อยมากเมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด.

 

• พวกเขาไม่ต้องการการปรับสมดุลหรือการเติมน้ำเป็นประจำเหมือนกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด.

 

• พวกเขายังมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าและมักใช้งานได้นานถึง 10 ปีหรือมากกว่าช่วยลดความจำเป็นในการเปลี่ยนและบำรุงรักษาบ่อยๆ.

 

การบำรุงรักษาแบตเตอรี่ตะกั่วกรด:

• แบตเตอรี่ตะกั่วกรดต้องการ การบำรุงรักษาเป็นประจำ เพื่อให้แน่ใจว่าทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด.

 

• พวกเขาต้องการ การเติมน้ำเป็นประจำ โดยเฉพาะในสภาพอากาศร้อนหรือในช่วงการใช้งานหนัก เพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นแห้งและเกิดการซัลเฟต

 

• พวกเขายังต้องการ การปรับสมดุลอย่างสม่ำเสมอ เพื่อปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์และป้องกันการชาร์จเกินหรือการชาร์จไม่พอ.

 

• การไม่ดูแลรักษาแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดอาจทำให้อายุการใช้งานลดลงอย่างมาก และพวกเขา มักจะต้องเปลี่ยนทุก 3 ถึง 5 ปี.

 

โดยสรุป แบตเตอรี่ LiFePO4 ต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่าและมีแนวโน้มที่จะเสียหายน้อยกว่าจากการชาร์จเกิน

 

LiFePO4 กับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด: อันไหนดีที่สุดสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์?

เมื่อพูดถึงการเก็บพลังงานจากแสงอาทิตย์ แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) มักถูกมองว่าดีกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด

แบตเตอรี่ LiFePO4 มีข้อดีหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด รวมถึงความหนาแน่นพลังงานที่สูงขึ้น อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น เวลาในการชาร์จที่เร็วขึ้น และอัตราการคายประจุที่ต่ำกว่า แบตเตอรี่ LiFePO4 ยังมีความทนทานมากขึ้น โดยมีความเสี่ยงในการเสียหายน้อยลงจากการคายประจุอย่างลึกหรือการชาร์จเกิน นอกจากนี้ แบตเตอรี่ LiFePO4 ยังไม่ผลิตก๊าซพิษหรือจำเป็นต้องบำรุงรักษาเหมือนกับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด

แม้ว่าชุดแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดอาจมีราคาถูกกว่าในตอนแรก แต่ระยะเวลาการใช้งานที่สั้นกว่าและความต้องการในการบำรุงรักษาที่สูงกว่าของพวกมันอาจทำให้มีค่าใช้จ่ายมากขึ้นในระยะยาว นอกจากนี้ ชุดแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดยังมีแนวโน้มที่จะสูญเสียความจุในอุณหภูมิที่รุนแรง ในขณะที่ชุดแบตเตอรี่ LiFePO4 สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง.

สรุปได้ว่า แม้ว่าชุดแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดอาจมีราคาถูกกว่าในตอนแรก แต่ ข้อดีในระยะยาวของแบตเตอรี่ LiFePO4 ทำให้มันเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับการเก็บพลังงานจากแสงอาทิตย์ แบตเตอรี่ LiFePO4 มีความหนาแน่นพลังงานสูงกว่า อายุการใช้งานรอบที่ยาวนานกว่า เวลาในการชาร์จที่เร็วกว่า อัตราการคายประจุที่ต่ำกว่า ความทนทานที่มากกว่า และความต้องการในการบำรุงรักษาที่ต่ำกว่า.