แม้กระทั่งในปี 2022 การจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงเป็นหัวข้อที่ได้รับความสนใจมากที่สุด และแบตเตอรี่สำรองสำหรับที่อยู่อาศัยเป็นกลุ่มผลิตภัณฑ์พลังงานแสงอาทิตย์ที่เติบโตเร็วที่สุด ซึ่งก่อให้เกิดตลาดใหม่ๆ และโอกาสในการขยายการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์แบบปรับปรุงสำหรับบ้านและธุรกิจทั้งขนาดใหญ่และเล็กทั่วโลกแบตเตอรี่สำรองสำหรับที่อยู่อาศัยมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับบ้านที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ โดยเฉพาะในกรณีที่เกิดพายุหรือเหตุฉุกเฉินอื่นๆ แทนที่จะส่งพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินไปยังโครงข่ายไฟฟ้า ทำไมไม่ลองจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ในแบตเตอรี่สำหรับกรณีฉุกเฉินดูล่ะ แล้วพลังงานแสงอาทิตย์ที่จัดเก็บไว้จะสร้างกำไรได้อย่างไร เราจะแจ้งให้คุณทราบเกี่ยวกับต้นทุนและผลกำไรของระบบจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์แบบใช้แบตเตอรี่สำหรับบ้าน และสรุปประเด็นสำคัญที่คุณควรคำนึงถึงเมื่อซื้อระบบจัดเก็บที่เหมาะสม ระบบจัดเก็บแบตเตอรี่สำหรับที่อยู่อาศัยคืออะไร ทำงานอย่างไร? ระบบกักเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่สำหรับที่พักอาศัยหรือระบบกักเก็บพลังงานจากแสงอาทิตย์เป็นการเพิ่มประโยชน์ให้กับระบบโซลาร์เซลล์เพื่อใช้ประโยชน์จากข้อดีของระบบโซลาร์เซลล์ และจะมีบทบาทสำคัญเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในการเร่งการเปลี่ยนเชื้อเพลิงฟอสซิลด้วยพลังงานหมุนเวียน แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์สำหรับที่พักอาศัยจะกักเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากพลังงานแสงอาทิตย์และปล่อยออกสู่ผู้ใช้งานในเวลาที่กำหนด พลังงานสำรองจากแบตเตอรี่เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและคุ้มต้นทุนแทนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าก๊าซ ผู้ที่ใช้ระบบโฟโตวอลตาอิคเพื่อผลิตไฟฟ้าเองจะถึงขีดจำกัดอย่างรวดเร็ว ในตอนเที่ยง ระบบจะจ่ายพลังงานแสงอาทิตย์ได้มากเพียงพอ แต่ไม่มีใครอยู่บ้านเพื่อใช้ไฟฟ้า ในตอนเย็น จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าจำนวนมาก แต่หลังจากนั้นดวงอาทิตย์จะไม่ส่องแสงอีกต่อไป เพื่อชดเชยช่องว่างด้านอุปทานนี้ จึงซื้อไฟฟ้าจากผู้ควบคุมระบบซึ่งมีราคาแพงกว่ามาก 
ในสถานการณ์เช่นนี้ แบตเตอรี่สำรองสำหรับที่พักอาศัยแทบจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งหมายความว่าไฟฟ้าที่ไม่ได้ใช้จากตอนกลางวันจะพร้อมใช้งานในตอนเย็นและตอนกลางคืน ไฟฟ้าที่ผลิตเองจึงพร้อมใช้งานตลอดเวลาและไม่คำนึงถึงสภาพอากาศ ด้วยวิธีนี้ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่ผลิตเองจึงเพิ่มขึ้นถึง 80% ระดับความเพียงพอในตัวเองหรือสัดส่วนการใช้ไฟฟ้าที่ระบบโซลาร์เซลล์ครอบคลุมจะเพิ่มขึ้นเป็น 60% แบตเตอรี่สำรองสำหรับบ้านมีขนาดเล็กกว่าตู้เย็นมาก และสามารถติดตั้งบนผนังในห้องเอนกประสงค์ได้ ระบบจัดเก็บพลังงานสมัยใหม่มีข้อมูลอัจฉริยะมากมายที่สามารถใช้พยากรณ์อากาศและอัลกอริทึมการเรียนรู้ด้วยตนเองเพื่อลดการใช้พลังงานในครัวเรือนให้สูงสุด การบรรลุอิสรภาพด้านพลังงานไม่เคยง่ายอย่างนี้มาก่อน แม้ว่าบ้านจะยังเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าอยู่ก็ตาม ระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ภายในบ้านคุ้มค่าหรือไม่? มีปัจจัยใดบ้างที่ขึ้นอยู่กับระบบนี้? การกักเก็บแบตเตอรี่สำหรับที่อยู่อาศัยมีความจำเป็นสำหรับบ้านที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อให้ยังคงทำงานต่อไปได้แม้ไฟฟ้าดับ และแน่นอนว่าจะทำงานได้ในตอนกลางคืนด้วย แต่ในทำนองเดียวกัน แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ยังช่วยปรับปรุงเศรษฐศาสตร์ทางธุรกิจของระบบด้วยการเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งมิฉะนั้นแล้วจะต้องส่งคืนให้กับกริดโดยขาดทุน เพื่อนำพลังงานไฟฟ้านั้นกลับมาใช้ใหม่บางครั้งเมื่อพลังงานมีราคาแพงที่สุด การกักเก็บแบตเตอรี่สำหรับที่อยู่อาศัยจะปกป้องเจ้าของพลังงานแสงอาทิตย์จากความล้มเหลวของกริดและปกป้องเศรษฐศาสตร์ทางธุรกิจของระบบจากการเปลี่ยนแปลงในกรอบราคาพลังงาน คุ้มค่าที่จะลงทุนหรือไม่นั้น ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย: ระดับต้นทุนการลงทุน ยิ่งต้นทุนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงของความจุต่ำลง ระบบการจัดเก็บข้อมูลก็จะคืนทุนได้เร็วขึ้น อายุการใช้งานของแบตเตอรี่โซล่าเซลล์สำหรับบ้าน ในอุตสาหกรรมนี้ ผู้ผลิตมักจะรับประกัน 10 ปี อย่างไรก็ตาม อายุการใช้งานจะนานกว่านั้น แบตเตอรี่สำหรับใช้ในบ้านพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ที่ใช้เทคโนโลยีลิเธียมไอออนจะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถืออย่างน้อย 20 ปี สัดส่วนการใช้ไฟฟ้าเพื่อการบริโภคของตนเอง ยิ่งการกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มการบริโภคของตนเองมากเท่าไร ก็ยิ่งมีแนวโน้มที่จะคุ้มค่ามากขึ้นเท่านั้น ค่าไฟฟ้าเมื่อซื้อจากระบบจำหน่ายไฟฟ้า เมื่อราคาไฟฟ้าสูงขึ้น เจ้าของระบบโซลาร์เซลล์จะประหยัดเงินด้วยการใช้ไฟฟ้าที่ผลิตเอง คาดว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ราคาไฟฟ้าจะยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นหลายคนจึงมองว่าแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์เป็นการลงทุนที่ชาญฉลาด อัตราภาษีที่เชื่อมต่อกับกริด ยิ่งเจ้าของระบบโซลาร์เซลล์ได้รับเงินน้อยลงต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงเท่าไร พวกเขาก็ยิ่งต้องจ่ายเงินมากขึ้นเท่านั้นเพื่อกักเก็บพลังงานไฟฟ้าแทนที่จะป้อนเข้าสู่ระบบ ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา อัตราค่าไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับระบบลดลงอย่างต่อเนื่องและจะยังคงลดลงต่อไป ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ภายในบ้านมีกี่ประเภท? ระบบแบตเตอรี่สำรองไฟสำหรับใช้ในบ้านมีประโยชน์มากมาย เช่น ความทนทาน ประหยัดต้นทุน และผลิตไฟฟ้าแบบกระจายศูนย์ (เรียกอีกอย่างว่า "ระบบพลังงานแบบกระจายภายในบ้าน") แล้วแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับใช้ในบ้านมีกี่ประเภท? เราควรเลือกอย่างไรดี? การจำแนกประเภทฟังก์ชันโดยฟังก์ชันสำรอง: 1. แหล่งจ่ายไฟ UPS ภายในบ้าน นี่คือบริการระดับอุตสาหกรรมสำหรับพลังงานสำรองที่โรงพยาบาล ห้องข้อมูล หน่วยงานของรัฐบาลกลาง หรือตลาดทหารต้องการสำหรับการทำงานอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์ที่สำคัญและละเอียดอ่อน ด้วยแหล่งจ่ายไฟ UPS ที่บ้าน ไฟในบ้านของคุณอาจไม่กะพริบเลยหากระบบไฟฟ้าขัดข้อง บ้านส่วนใหญ่ไม่จำเป็นต้องหรือตั้งใจที่จะจ่ายเงินเพื่อความน่าเชื่อถือในระดับนี้ เว้นแต่ว่าพวกเขาจะใช้งานอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่สำคัญในบ้านของคุณ 2. แหล่งจ่ายไฟฟ้าแบบ 'Interruptible' (สำรองไฟได้ทั้งบ้าน) ขั้นตอนต่อไปจาก UPS คือสิ่งที่เราเรียกว่า 'แหล่งจ่ายไฟสำรอง' หรือ IPS ซึ่ง IPS จะทำให้บ้านของคุณทั้งหลังยังคงทำงานด้วยพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ได้หากระบบไฟฟ้าขัดข้อง แต่คุณจะต้องเจอกับช่วงเวลาสั้นๆ (สองสามวินาที) ที่ทุกอย่างในบ้านจะมืดหรือเป็นสีเทาเมื่อระบบสำรองเข้าสู่เครื่อง คุณอาจจำเป็นต้องรีเซ็ตนาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์ที่กะพริบ แต่คุณจะสามารถใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านทั้งหมดได้ตามปกติตราบเท่าที่แบตเตอรี่ของคุณยังใช้งานได้ 3. แหล่งจ่ายไฟฟ้าสถานการณ์ฉุกเฉิน (สำรองบางส่วน) ฟังก์ชันการสำรองไฟบางอย่างทำงานโดยเปิดใช้งานวงจรสถานการณ์ฉุกเฉินเมื่อตรวจพบว่ากริดไฟฟ้าลดลง ซึ่งจะทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านที่เชื่อมต่อกับวงจรนี้ – โดยทั่วไปคือตู้เย็น ไฟ และเต้ารับไฟฟ้าเฉพาะบางเครื่อง – สามารถทำงานโดยใช้แบตเตอรี่และ/หรือแผงโซลาร์เซลล์ต่อไปได้ในระหว่างที่ไฟดับ การสำรองไฟประเภทนี้น่าจะเป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ราคาไม่แพง และประหยัดที่สุดสำหรับบ้านทั่วโลก เนื่องจากการใช้แบตเตอรี่สำรองทั้งหลังจะทำให้ไฟหมดอย่างรวดเร็ว 4. ระบบโซล่าเซลล์และกักเก็บพลังงานแบบนอกโครงข่ายบางส่วน ตัวเลือกสุดท้ายที่อาจสะดุดตาคือ 'ระบบนอกกริดบางส่วน' ด้วยระบบนอกกริดบางส่วน แนวคิดคือการผลิตพื้นที่ 'นอกกริด' เฉพาะของบ้านซึ่งทำงานอย่างต่อเนื่องโดยใช้ระบบพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ขนาดใหญ่เพียงพอที่จะรักษาตัวเองได้โดยไม่ต้องดึงพลังงานจากกริด ด้วยวิธีนี้ ที่ดินที่จำเป็นสำหรับครอบครัว (ตู้เย็น ไฟ ฯลฯ) จะยังคงเปิดอยู่แม้ว่ากริดจะดับ โดยไม่เกิดการหยุดชะงักใดๆ นอกจากนี้ เนื่องจากพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่มีขนาดให้ทำงานตลอดไปโดยไม่ต้องมีกริด จึงไม่จำเป็นต้องจัดสรรการใช้พลังงาน เว้นแต่จะเสียบอุปกรณ์เพิ่มเติมเข้ากับวงจรนอกกริด การจำแนกประเภทจากเทคโนโลยีเคมีแบตเตอรี่: แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดเป็นแบตเตอรี่สำรองสำหรับที่อยู่อาศัย 
แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดเป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ที่เก่าแก่ที่สุดและมีราคาถูกที่สุดสำหรับการเก็บพลังงานในตลาด แบตเตอรี่ชนิดนี้ปรากฏขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่แล้ว ในช่วงปี ค.ศ. 1900 และยังคงเป็นแบตเตอรี่ที่ได้รับความนิยมในการใช้งานหลายประเภทจนถึงปัจจุบัน เนื่องจากมีความทนทานและราคาถูก ข้อเสียหลักๆ คือ ความหนาแน่นของพลังงานต่ำ (มีน้ำหนักมากและเทอะทะ) และอายุการใช้งานสั้น ไม่รองรับรอบการโหลดและการนำโหลดจำนวนมาก แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดต้องได้รับการบำรุงรักษาเป็นประจำเพื่อสร้างสมดุลทางเคมีในแบตเตอรี่ ดังนั้น คุณลักษณะของแบตเตอรี่จึงไม่เหมาะกับการคายประจุความถี่ปานกลางถึงสูง หรือการใช้งานที่มีอายุการใช้งานนาน 10 ปีขึ้นไป แบตเตอรี่เหล่านี้ยังมีข้อเสียคือมีความลึกของการคายประจุต่ำ ซึ่งโดยปกติจะจำกัดอยู่ที่ 80% ในกรณีฉุกเฉินหรือ 20% ในการใช้งานปกติ เพื่อให้ใช้งานได้นานขึ้น การคายประจุมากเกินไปจะทำให้ขั้วไฟฟ้าของแบตเตอรี่เสื่อมสภาพ ส่งผลให้ความสามารถในการกักเก็บพลังงานลดลงและอายุการใช้งานสั้นลง แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดต้องได้รับการบำรุงรักษาสถานะการชาร์จอย่างต่อเนื่อง และควรจัดเก็บในสถานะการชาร์จสูงสุดด้วยเทคนิคการลอยตัว (การบำรุงรักษาการชาร์จด้วยกระแสไฟฟ้าเล็กน้อยเพียงพอที่จะยกเลิกผลการคายประจุเอง) แบตเตอรี่เหล่านี้มีให้เลือกหลายรุ่น รุ่นที่พบมากที่สุดคือแบตเตอรี่แบบมีช่องระบายอากาศ ซึ่งใช้สารอิเล็กโทรไลต์เหลว แบตเตอรี่เจลควบคุมด้วยวาล์ว (VRLA) และแบตเตอรี่ที่มีสารอิเล็กโทรไลต์ฝังอยู่ในแผ่นใยแก้ว (เรียกว่า AGM – แผ่นใยแก้วดูดซับ) ซึ่งมีประสิทธิภาพปานกลางและมีต้นทุนต่ำกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่เจล แบตเตอรี่ที่ควบคุมด้วยวาล์วจะปิดผนึกเกือบสนิท ซึ่งช่วยป้องกันการรั่วไหลและการแห้งของอิเล็กโทรไลต์ วาล์วจะทำหน้าที่ปล่อยก๊าซในสถานการณ์ที่มีการชาร์จมากเกินไป แบตเตอรี่ตะกั่วกรดบางชนิดได้รับการพัฒนาขึ้นสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมแบบคงที่และสามารถรองรับรอบการคายประจุที่ลึกกว่าได้ นอกจากนี้ยังมีรุ่นที่ทันสมัยกว่า ซึ่งก็คือแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอน วัสดุที่ทำจากคาร์บอนที่เพิ่มเข้าไปในอิเล็กโทรดช่วยให้มีกระแสในการชาร์จและคายประจุที่สูงขึ้น ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น ข้อดีอย่างหนึ่งของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด (ในรูปแบบใดๆ ก็ตาม) คือไม่ต้องใช้ระบบการจัดการการชาร์จที่ซับซ้อน (เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งเราจะพูดถึงในหัวข้อถัดไป) แบตเตอรี่ตะกั่วมีโอกาสติดไฟและระเบิดน้อยกว่ามากเมื่อชาร์จมากเกินไป เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์ไม่ติดไฟเหมือนแบตเตอรี่ลิเธียม นอกจากนี้ การชาร์จแบตเตอรี่ประเภทนี้มากเกินไปเล็กน้อยก็ไม่เป็นอันตราย แม้แต่ตัวควบคุมการชาร์จบางเครื่องก็มีฟังก์ชันปรับระดับที่ชาร์จแบตเตอรี่มากเกินไปเล็กน้อย ทำให้แบตเตอรี่ทั้งหมดถึงสถานะชาร์จเต็ม ในระหว่างกระบวนการปรับสมดุล แบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มก่อนแบตเตอรี่อื่น ๆ จะมีแรงดันไฟเพิ่มขึ้นเล็กน้อยโดยไม่มีความเสี่ยง ในขณะที่กระแสไฟฟ้าไหลตามปกติผ่านการเชื่อมโยงแบบอนุกรมขององค์ประกอบ ด้วยวิธีนี้ เราสามารถพูดได้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่วมีความสามารถในการปรับสมดุลตามธรรมชาติ และความไม่สมดุลเล็กน้อยระหว่างแบตเตอรี่ของแบตเตอรี่หรือระหว่างแบตเตอรี่ของธนาคารจะไม่มีความเสี่ยง ผลงาน:ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมมาก แม้ว่าประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับอัตราการชาร์จ แต่โดยทั่วไปแล้ว ประสิทธิภาพในการชาร์จไปกลับจะอยู่ที่ 85% ความจุในการเก็บข้อมูล:แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมีแรงดันไฟและขนาดต่างๆ มากมาย แต่มีน้ำหนักมากกว่าลิเธียมไออนฟอสเฟต 2-3 เท่าต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับคุณภาพของแบตเตอรี่ ค่าใช้จ่ายแบตเตอรี่:แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตถึง 75% แต่อย่าหลงเชื่อกับราคาที่ต่ำเกินไป แบตเตอรี่ประเภทนี้ไม่สามารถชาร์จหรือปล่อยประจุได้อย่างรวดเร็ว มีอายุการใช้งานสั้นกว่ามาก ไม่มีระบบการจัดการแบตเตอรี่ที่ป้องกัน และอาจต้องบำรุงรักษาเป็นประจำทุกสัปดาห์ ส่งผลให้ต้นทุนต่อรอบโดยรวมสูงกว่าที่เหมาะสมในการลดต้นทุนด้านพลังงานหรือรองรับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้งานหนัก แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นแบตเตอรี่สำรองสำหรับที่อยู่อาศัย 
ปัจจุบัน แบตเตอรี่ที่ประสบความสำเร็จทางการค้ามากที่สุดคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน หลังจากที่เทคโนโลยีลิเธียมไอออนถูกนำไปใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาแล้ว เทคโนโลยีดังกล่าวก็ได้ถูกนำมาใช้ในสาขาการใช้งานในอุตสาหกรรม ระบบไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ และยานยนต์ไฟฟ้า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีประสิทธิภาพเหนือกว่าแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ประเภทอื่นๆ หลายประการในหลายด้าน เช่น ความจุในการเก็บพลังงาน จำนวนรอบการทำงาน ความเร็วในการชาร์จ และความคุ้มทุน ปัจจุบัน ปัญหาเดียวคือความปลอดภัย อิเล็กโทรไลต์ที่ติดไฟได้สามารถติดไฟได้ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งต้องใช้ระบบควบคุมและตรวจสอบอิเล็กทรอนิกส์ ลิเธียมเป็นโลหะที่เบาที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหมด มีศักยภาพทางเคมีไฟฟ้าสูงสุด และมีความหนาแน่นของพลังงานเชิงปริมาตรและมวลสูงกว่าเทคโนโลยีแบตเตอรี่อื่นที่เป็นที่รู้จัก เทคโนโลยีลิเธียมไอออนทำให้สามารถขับเคลื่อนการใช้งานระบบกักเก็บพลังงานได้ โดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่อง (พลังงานแสงอาทิตย์และลม) และยังผลักดันการนำยานยนต์ไฟฟ้ามาใช้ด้วย แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ในระบบไฟฟ้าและยานยนต์ไฟฟ้าเป็นชนิดของเหลว แบตเตอรี่เหล่านี้ใช้โครงสร้างดั้งเดิมของแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมี โดยมีอิเล็กโทรดสองอันจุ่มอยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์เหลว วัสดุแยก (วัสดุฉนวนที่มีรูพรุน) ใช้เพื่อแยกอิเล็กโทรดทางกลในขณะที่ให้ไอออนเคลื่อนที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์ของเหลวได้อย่างอิสระ คุณสมบัติหลักของอิเล็กโทรไลต์คือช่วยให้เกิดการนำกระแสไอออนิก (ซึ่งเกิดจากไอออนซึ่งเป็นอะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากเกินไปหรือขาดอิเล็กตรอน) ในขณะที่ไม่ยอมให้อิเล็กตรอนผ่านเข้าไปได้ (เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในวัสดุตัวนำ) การแลกเปลี่ยนไอออนระหว่างอิเล็กโทรดบวกและอิเล็กโทรดลบเป็นพื้นฐานในการทำงานของแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมี การวิจัยแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถสืบย้อนกลับไปได้ถึงช่วงปี 1970 และเทคโนโลยีดังกล่าวก็มีการพัฒนาจนสมบูรณ์และเริ่มใช้ในเชิงพาณิชย์เมื่อประมาณปี 1990 ปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ (ที่มีอิเล็กโทรไลต์โพลิเมอร์) ถูกนำมาใช้ในแบตเตอรี่โทรศัพท์ คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์พกพาต่างๆ เพื่อทดแทนแบตเตอรี่นิกเกิล-แคดเมียมรุ่นเก่า ซึ่งปัญหาหลักคือ "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" ที่ลดความจุในการจัดเก็บลงเรื่อยๆ เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ก่อนที่จะหมดประจุจนหมด เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่นิกเกิล-แคดเมียมรุ่นเก่า โดยเฉพาะแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่า (เก็บพลังงานได้มากขึ้นต่อปริมาตร) มีค่าสัมประสิทธิ์การคายประจุต่ำกว่า และสามารถทนต่อการชาร์จได้มากขึ้น และจำนวนรอบการคายประจุ ซึ่งหมายความว่ามีอายุการใช้งานยาวนาน ในช่วงต้นทศวรรษปี 2000 แบตเตอรี่ลิเธียมเริ่มถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ราวปี 2010 แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเริ่มได้รับความสนใจในการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าในที่อยู่อาศัยและระบบ ESS (Energy Storage System) ขนาดใหญ่เนื่องมาจากการใช้แหล่งพลังงานเพิ่มมากขึ้นทั่วโลก พลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่อง (แสงอาทิตย์และลม) แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และต้นทุนที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต มีการเสนอวัสดุหลายประเภท โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับอิเล็กโทรด โดยทั่วไปแบตเตอรี่ลิเธียมจะประกอบด้วยอิเล็กโทรดแบบลิเธียมโลหะที่สร้างขั้วบวกของแบตเตอรี่และอิเล็กโทรดคาร์บอน (กราไฟต์) ที่สร้างขั้วลบ อิเล็กโทรดที่ใช้ลิเธียมอาจมีโครงสร้างที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้ วัสดุที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมส่วนใหญ่และคุณสมบัติหลักของแบตเตอรี่เหล่านี้มีดังต่อไปนี้: ลิเธียมและโคบอลต์ออกไซด์ (LCO):พลังงานจำเพาะสูง (Wh/kg) ความจุในการจัดเก็บดี และอายุการใช้งานน่าพอใจ (จำนวนรอบ) เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ข้อเสียคือพลังงานจำเพาะ (W/kg) เล็ก ทำให้ความเร็วในการโหลดและขนถ่ายลดลง ลิเธียมและแมงกานีสออกไซด์ (LMO):ยอมให้มีกระแสชาร์จและปล่อยประจุสูงด้วยพลังงานจำเพาะต่ำ (Wh/kg) ซึ่งช่วยลดความจุในการจัดเก็บ ลิเธียม นิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์ (NMC):ผสมผสานคุณสมบัติของแบตเตอรี่ LCO และ LMO นอกจากนี้ นิกเกิลที่มีอยู่ในองค์ประกอบยังช่วยเพิ่มพลังงานจำเพาะ ทำให้มีความจุในการจัดเก็บที่มากขึ้น นิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์สามารถใช้ได้ในสัดส่วนที่แตกต่างกัน (เพื่อรองรับอย่างใดอย่างหนึ่ง) ขึ้นอยู่กับประเภทของการใช้งาน โดยรวมแล้ว ผลลัพธ์ของการผสมผสานนี้คือแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพดี ความจุในการจัดเก็บที่ดี อายุการใช้งานยาวนาน และต้นทุนต่ำ ลิเธียม นิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์ (NMC):ผสมผสานคุณสมบัติของแบตเตอรี่ LCO และ LMO นอกจากนี้ การมีนิกเกิลในองค์ประกอบยังช่วยเพิ่มพลังงานจำเพาะ ทำให้มีความจุในการเก็บพลังงานมากขึ้น นิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์ สามารถนำมาใช้ในสัดส่วนที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับประเภทของการใช้งาน (เพื่อเอื้อต่อคุณสมบัติหนึ่งหรืออีกคุณสมบัติหนึ่ง) โดยทั่วไปแล้ว ผลลัพธ์ของการผสมผสานนี้จะทำให้ได้แบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพดี ความจุในการเก็บพลังงานดี อายุการใช้งานยาวนาน และต้นทุนปานกลาง แบตเตอรี่ประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะไฟฟ้า และยังเหมาะสำหรับระบบเก็บพลังงานแบบคงที่อีกด้วย ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP):การผสมผสาน LFP ช่วยให้แบตเตอรี่มีประสิทธิภาพการทำงานแบบไดนามิกที่ดี (ความเร็วในการชาร์จและปล่อยประจุ) อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และปลอดภัยยิ่งขึ้นเนื่องจากมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี การไม่มีนิกเกิลและโคบอลต์ในองค์ประกอบช่วยลดต้นทุนและเพิ่มความพร้อมของแบตเตอรี่เหล่านี้สำหรับการผลิตจำนวนมาก แม้ว่าความจุในการจัดเก็บจะไม่สูงที่สุด แต่ผู้ผลิตยานยนต์ไฟฟ้าและระบบจัดเก็บพลังงานก็ใช้ LFP เนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์หลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งต้นทุนต่ำและความทนทานที่ดี ลิเธียมและไทเทเนียม (LTO):ชื่อนี้หมายถึงแบตเตอรี่ที่มีไททาเนียมและลิเธียมอยู่ในขั้วไฟฟ้าหนึ่ง โดยแทนที่คาร์บอน ในขณะที่ขั้วไฟฟ้าที่สองเป็นขั้วเดียวกับที่ใช้ในขั้วไฟฟ้าประเภทอื่น (เช่น NMC – ลิเธียม แมงกานีส และโคบอลต์) แม้จะมีพลังงานจำเพาะต่ำ (ซึ่งแปลว่าความจุในการจัดเก็บลดลง) แต่การผสมผสานนี้มีประสิทธิภาพแบบไดนามิกที่ดี ปลอดภัยดี และอายุการใช้งานที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก แบตเตอรี่ประเภทนี้สามารถรับรอบการทำงานได้มากกว่า 10,000 รอบที่ความลึกของการคายประจุ 100% ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมประเภทอื่นรับรอบการทำงานได้ประมาณ 2,000 รอบ แบตเตอรี่ LiFePO4 มีประสิทธิภาพเหนือกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดด้วยความเสถียรของรอบการทำงานที่สูงมาก ความหนาแน่นของพลังงานสูงสุด และน้ำหนักที่น้อยที่สุด หากแบตเตอรี่ถูกปล่อยประจุอย่างสม่ำเสมอจาก DOD 50% แล้วชาร์จจนเต็ม แบตเตอรี่ LiFePO4 จะสามารถชาร์จได้ถึง 6,500 รอบ ดังนั้นการลงทุนเพิ่มเติมจึงคุ้มค่าในระยะยาว และอัตราส่วนราคาต่อประสิทธิภาพยังคงเหนือชั้น แบตเตอรี่ LiFePO4 เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการใช้งานต่อเนื่องเป็นแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ ผลงาน:การชาร์จและการปล่อยแบตเตอรี่มีประสิทธิภาพรอบรวม 98% ในขณะที่ชาร์จอย่างรวดเร็วและปล่อยประจุได้ภายในเวลาไม่ถึง 2 ชั่วโมง และเร็วกว่านั้นสำหรับอายุการใช้งานที่ลดลง ความจุในการเก็บข้อมูล:แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตอาจมีความจุมากกว่า 18 กิโลวัตต์ชั่วโมง ซึ่งใช้พื้นที่น้อยกว่าและมีน้ำหนักน้อยกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่มีความจุเท่ากัน ค่าใช้จ่ายแบตเตอรี่:ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีแนวโน้มว่ามีราคาสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด แต่โดยปกติแล้วจะมีต้นทุนรอบการใช้งานต่ำกว่าเนื่องจากมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า
ข่าว
