แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

โดย คิม Updated: กรกฎาคม 9, 2022

แบตเตอรี่ Li-ion เป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ซึ่งมีลิเธียมไอออน ใช้ในทุกอย่างตั้งแต่โทรศัพท์มือถือไปจนถึงรถยนต์ แต่พวกเขาทำงานอย่างไร?

แบตเตอรี่ Li-ion ใช้กระบวนการอธิกมาสเพื่อเก็บพลังงาน กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนย้ายไอออนลิเธียมระหว่างแคโทดและแอโนดภายในแบตเตอรี่ เมื่อไร การเรียกเก็บเงินไอออนจะเคลื่อนที่จากขั้วบวกไปยังขั้วลบ และเมื่อปล่อยประจุ ไอออนจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม

แต่นั่นเป็นเพียงภาพรวมคร่าวๆ ลองดูทุกอย่างในรายละเอียดเพิ่มเติม

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออะไร?

ทุกวันนี้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอยู่ทุกที่! พวกเขาให้พลังงานแก่โทรศัพท์ของเรา แล็ปท็อปรถยนต์ไฟฟ้าและอื่น ๆ แต่พวกเขาคืออะไรกันแน่? มาดูกันดีกว่า!

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประกอบด้วยเซลล์ตั้งแต่หนึ่งเซลล์ขึ้นไป แผงวงจรป้องกัน และส่วนประกอบอื่นๆ อีกสองสามอย่าง:

• อิเล็กโทรด: ปลายเซลล์ที่มีประจุบวกและลบ ติดมากับนักสะสมในปัจจุบัน.
• แอโนด: ขั้วลบ
• อิเล็กโทรไลต์: ของเหลวหรือเจลที่นำไฟฟ้าได้
• ตัวสะสมกระแสไฟฟ้า: แผ่นฟอยล์นำไฟฟ้าที่ขั้วไฟฟ้าแต่ละขั้วของแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อกับขั้วของเซลล์ ขั้วเหล่านี้จะส่งกระแสไฟฟ้าระหว่างแบตเตอรี่ อุปกรณ์ และแหล่งพลังงานที่จ่ายพลังงานให้กับแบตเตอรี่
• Separator: ฟิล์มโพลีเมอร์ที่มีรูพรุนซึ่งแยกอิเล็กโทรดออกจากกันในขณะที่ทำให้สามารถแลกเปลี่ยนลิเธียมไอออนจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งได้

มันทำงานอย่างไร

เมื่อคุณใช้อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ไอออนลิเธียมจะเคลื่อนไปมาภายในแบตเตอรี่ระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ ในขณะเดียวกัน อิเล็กตรอนก็เคลื่อนที่ไปมาในวงจรภายนอก การเคลื่อนที่ของไอออนและอิเล็กตรอนนี้เป็นสิ่งที่สร้างกระแสไฟฟ้าที่จ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ของคุณ

เมื่อแบตเตอรี่หมดประจุ แอโนดจะปล่อยลิเธียมไอออนไปยังแคโทด ทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอนที่ช่วยในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ของคุณ เมื่อแบตเตอรี่กำลังชาร์จ สิ่งที่ตรงกันข้ามจะเกิดขึ้น: ลิเธียมไอออนถูกปล่อยออกมาจากแคโทดและรับมาจากแอโนด

คุณสามารถหาได้ที่ไหน?

ทุกวันนี้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอยู่ทุกที่! คุณสามารถค้นหาได้ในโทรศัพท์ แล็ปท็อป ยานพาหนะไฟฟ้า และอื่นๆ ดังนั้น ครั้งต่อไปที่คุณใช้อุปกรณ์โปรดของคุณ เพียงจำไว้ว่าอุปกรณ์นั้นใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน!

ประวัติอันน่าทึ่งของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ความพยายามในช่วงแรกของ NASA

ย้อนกลับไปในทศวรรษที่ 60 NASA ได้พยายามสร้างแบตเตอรี่ Li-ion แบบรีชาร์จได้แล้ว พวกเขาพัฒนาแบตเตอรี่ CuF2/Li แต่ก็ไม่ได้ผลเสียทีเดียว

ความก้าวหน้าของ M. Stanley Whittingham

ในปี พ.ศ. 1974 นักเคมีชาวอังกฤษ M. Stanley Whittingham ได้สร้างความก้าวหน้าขึ้นเมื่อเขาใช้ไททาเนียมไดซัลไฟด์ (TiS2) เป็นวัสดุแคโทด สิ่งนี้มีโครงสร้างเป็นชั้นที่สามารถรับลิเธียมไอออนได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนโครงสร้างผลึก เอ็กซอนพยายามขายแบตเตอรี่แต่มีราคาแพงและซับซ้อนเกินไป นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มที่จะติดไฟเนื่องจากมีโลหะลิเธียมอยู่ในเซลล์

ก็อดแชล มิซูชิมะ และกู๊ดพอ

ในปี 1980 Ned A. Godshall และคณะ และ Koichi Mizushima และ John B. Goodenough แทนที่ TiS2 ด้วยลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LiCoO2 หรือ LCO) สิ่งนี้มีโครงสร้างชั้นที่คล้ายกัน แต่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าและมีความเสถียรในอากาศมากกว่า

สิ่งประดิษฐ์ของ Rachid Yazami

ในปีเดียวกันนั้น Rachid Yazami ได้สาธิตอินเทอร์คาเลชันเคมีไฟฟ้าแบบผันกลับได้ของลิเธียมในกราไฟต์ และประดิษฐ์อิเล็กโทรดลิเธียมกราไฟต์ (แอโนด)

ปัญหาการติดไฟ

ปัญหาการติดไฟยังคงมีอยู่ ดังนั้นแอโนดโลหะลิเธียมจึงถูกละทิ้ง ทางออกสุดท้ายคือการใช้แอโนดแบบอินเทอร์คาเลชัน คล้ายกับที่ใช้กับแคโทด ซึ่งป้องกันการก่อตัวของโลหะลิเธียมระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่

การออกแบบของโยชิโนะ

ในปี 1987 อากิระ โยชิโนะได้จดสิทธิบัตรสิ่งที่จะกลายเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเชิงพาณิชย์ก้อนแรกโดยใช้ขั้วบวกของ "คาร์บอนอ่อน" (วัสดุคล้ายถ่าน) ร่วมกับแคโทด LCO ของ Goodenough และอิเล็กโทรไลต์ที่มีคาร์บอเนตเอสเทอร์

การค้าของโซนี่

ในปี 1991 Sony เริ่มผลิตและจำหน่ายแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบรีชาร์จได้เครื่องแรกของโลกโดยใช้การออกแบบของ Yoshino

รางวัลโนเบล

ในปี 2012 John B. Goodenough, Rachid Yazami และ Akira Yoshino ได้รับรางวัล 2012 IEEE Medal for Environmental and Safety Technologies สำหรับการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน จากนั้นในปี 2019 Goodenough, Whittingham และ Yoshino ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีจากสิ่งเดียวกัน

กำลังการผลิตทั่วโลก

ในปี 2010 กำลังการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วโลกอยู่ที่ 20 กิกะวัตต์-ชั่วโมง ภายในปี 2016 เติบโตขึ้นเป็น 28 GWh โดยมี 16.4 GWh ในประเทศจีน ในปี 2020 กำลังการผลิตทั่วโลกอยู่ที่ 767 GWh โดยจีนคิดเป็น 75% ในปี 2021 คาดว่าจะอยู่ระหว่าง 200 ถึง 600 GWh และการคาดการณ์สำหรับปี 2023 อยู่ระหว่าง 400 ถึง 1,100 GWh

วิทยาศาสตร์เบื้องหลังเซลล์ลิเธียมไอออน 18650

เซลล์ 18650 คืออะไร

หากคุณเคยได้ยินเกี่ยวกับแบตเตอรี่แล็ปท็อปหรือรถยนต์ไฟฟ้า มีโอกาสที่คุณจะเคยได้ยินเกี่ยวกับเซลล์ 18650 เซลล์ลิเธียมไอออนชนิดนี้มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกและถูกนำไปใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย

มีอะไรอยู่ภายในเซลล์ 18650?

เซลล์ 18650 ประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง ซึ่งทั้งหมดทำงานร่วมกันเพื่อจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ของคุณ:

• ขั้วลบมักทำจากกราไฟต์ซึ่งเป็นคาร์บอนรูปแบบหนึ่ง
• ขั้วไฟฟ้าบวกมักทำจากออกไซด์ของโลหะ
• อิเล็กโทรไลต์คือเกลือลิเธียมในตัวทำละลายอินทรีย์
• ตัวคั่นป้องกันแอโนดและแคโทดจากการลัดวงจร
• ตัวเก็บกระแสคือชิ้นส่วนของโลหะที่แยกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายนอกออกจากขั้วบวกและขั้วลบ

เซลล์ 18650 ทำอะไรได้บ้าง?

เซลล์ 18650 มีหน้าที่จ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ของคุณ โดยการสร้างปฏิกิริยาเคมีระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ ซึ่งผลิตอิเล็กตรอนที่ไหลผ่านวงจรภายนอก อิเล็กโทรไลต์ช่วยให้เกิดปฏิกิริยานี้ได้ง่ายขึ้น ในขณะที่ตัวเก็บกระแสไฟฟ้าช่วยให้แน่ใจว่าอิเล็กตรอนจะไม่ลัดวงจร

อนาคตของ 18650 เซลล์

ความต้องการแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ นักวิจัยจึงมองหาวิธีปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงาน อุณหภูมิในการทำงาน ความปลอดภัย ความทนทาน เวลาในการชาร์จ และต้นทุนของเซลล์ 18650 อยู่ตลอดเวลา ซึ่งรวมถึงการทดลองกับวัสดุใหม่ๆ เช่น กราฟีน และการสำรวจโครงสร้างอิเล็กโทรดทางเลือก

ดังนั้น ครั้งต่อไปที่คุณใช้แล็ปท็อปหรือรถยนต์ไฟฟ้า โปรดใช้เวลาสักครู่เพื่อชื่นชมวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังเซลล์ 18650!

ประเภทของเซลล์ลิเธียมไอออน

ทรงกระบอกเล็ก

เซลล์เหล่านี้เป็นเซลล์ลิเธียมไอออนที่พบได้บ่อยที่สุด และพบได้ในแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าและจักรยานไฟฟ้าส่วนใหญ่ มาในขนาดมาตรฐานที่หลากหลายและมีตัวเครื่องที่แข็งแรงโดยไม่มีขั้วต่อใดๆ

ทรงกระบอกใหญ่

เซลล์ลิเธียมไอออนเหล่านี้มีขนาดใหญ่กว่าเซลล์ทรงกระบอกขนาดเล็ก และมีขั้วต่อแบบเกลียวขนาดใหญ่

แบนหรือกระเป๋า

นี่คือเซลล์แบนแบบนิ่มที่คุณจะพบในโทรศัพท์มือถือและแล็ปท็อปรุ่นใหม่ๆ พวกเขาเรียกอีกอย่างว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลิเมอร์

กล่องพลาสติกแข็ง

เซลล์เหล่านี้มาพร้อมกับขั้วต่อแบบเกลียวขนาดใหญ่และมักใช้ในชุดลากจูงรถยนต์ไฟฟ้า

เยลลี่โรล

เซลล์ทรงกระบอกทำขึ้นในลักษณะ "swiss roll" ซึ่งเป็นที่รู้จักกันว่า "เจลลี่โรล" ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งหมายความว่าเป็น "แซนวิช" ยาวเส้นเดียวของขั้วบวก ตัวคั่น ขั้วลบ และตัวคั่นที่ม้วนเป็นแกนม้วนเดียว เจลลี่โรลมีข้อดีคือผลิตได้เร็วกว่าเซลล์ที่มีอิเล็กโทรดซ้อนกัน

กระเป๋าเซลล์

เซลล์กระเป๋ามีความหนาแน่นของพลังงานแบบกราวิเมตริกสูงสุด แต่จำเป็นต้องมีวิธีการกักกันภายนอกเพื่อป้องกันการขยายตัวเมื่อระดับประจุไฟฟ้า (SOC) สูง

ไหลแบตเตอรี่

แบตเตอรี่โฟลเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดใหม่ที่แขวนวัสดุแคโทดหรือแอโนดไว้ในสารละลายที่เป็นน้ำหรือสารอินทรีย์

เซลล์ Li-ion ที่เล็กที่สุด

ในปี 2014 Panasonic ได้สร้างเซลล์ Li-ion ที่เล็กที่สุด มีลักษณะเป็นหมุดและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.5 มม. และน้ำหนัก 0.6 กรัม คล้ายกับแบตเตอรี่ลิเธียมทั่วไปและมักจะถูกกำหนดด้วย "LiR" นำหน้า

ชุดแบตเตอรี่

ชุดแบตเตอรี่ประกอบด้วยเซลล์ลิเธียมไอออนหลายเซลล์ที่เชื่อมต่อกัน และใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ขนาดใหญ่ เช่น รถยนต์ไฟฟ้า ประกอบด้วยเซนเซอร์อุณหภูมิ วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า แทปวัดแรงดัน และตัวตรวจสอบสถานะการชาร์จเพื่อลดความเสี่ยงด้านความปลอดภัย

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้สำหรับอะไร

เครื่องใช้ไฟฟ้า

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแหล่งพลังงานสำหรับอุปกรณ์โปรดทั้งหมดของคุณ ตั้งแต่โทรศัพท์มือถือคู่ใจของคุณไปจนถึงแล็ปท็อปดิจิทัล ห้องและบุหรี่ไฟฟ้า แบตเตอรี่เหล่านี้ช่วยให้เทคโนโลยีของคุณทำงานต่อไปได้

เครื่องมือไฟฟ้า

หากคุณเป็น DIYer คุณจะรู้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือทางเลือกที่ดี สว่านไร้สาย เครื่องขัด เลื่อย และแม้กระทั่งอุปกรณ์ทำสวน เช่น กรรไกรตัดหญ้าและเครื่องตัดหญ้า ล้วนแล้วแต่ต้องใช้แบตเตอรี่เหล่านี้

ยานพาหนะไฟฟ้า

รถยนต์ไฟฟ้า รถยนต์ไฮบริด มอเตอร์ไซค์ไฟฟ้าและสกูตเตอร์ รถจักรยานไฟฟ้า รถขนย้ายส่วนบุคคล และเก้าอี้รถเข็นไฟฟ้าขั้นสูงล้วนใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพื่อไปไหนมาไหน และอย่าลืมเกี่ยวกับโมเดลบังคับวิทยุ เครื่องบินจำลอง และแม้แต่ยานสำรวจ Mars Curiosity!

โทรคมนาคม

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังใช้เป็นพลังงานสำรองในการใช้งานโทรคมนาคม นอกจากนี้ พวกเขายังถูกกล่าวถึงว่าเป็นตัวเลือกที่เป็นไปได้สำหรับการจัดเก็บพลังงานแบบกริด แม้ว่าพวกมันจะยังไม่สามารถแข่งขันด้านต้นทุนได้

สิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ความหนาแน่นของพลังงาน

เมื่อพูดถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน คุณกำลังดูความหนาแน่นของพลังงานอย่างมาก! เรากำลังพูดถึง 100-250 W·h/kg (360-900 kJ/kg) และ 250-680 W·h/L (900-2230 J/cm3) นั่นก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้เมืองเล็กๆ สว่างไสว!

แรงดันไฟฟ้า

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดสูงกว่าแบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ เช่น ตะกั่ว-กรด นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ และนิกเกิล-แคดเมียม

ความต้านทานภายใน

ความต้านทานภายในจะเพิ่มขึ้นตามรอบและอายุ แต่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟและอุณหภูมิที่แบตเตอรี่เก็บไว้ ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วจะลดลงภายใต้โหลด ลดการดึงกระแสสูงสุด

การชาร์จไฟเวลา

หมดยุคที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้เวลาชาร์จสองชั่วโมงขึ้นไป ทุกวันนี้ คุณสามารถชาร์จเต็มได้ภายใน 45 นาทีหรือน้อยกว่านั้น! ในปี 2015 นักวิจัยยังสาธิตให้แบตเตอรี่ความจุ 600 mAh ชาร์จถึงความจุ 68 เปอร์เซ็นต์ในสองนาที และแบตเตอรี่ 3,000 mAh ชาร์จถึงความจุ 48 เปอร์เซ็นต์ในห้านาที

ลดต้นทุน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมาไกลตั้งแต่ปี 1991 ราคาลดลง 97% และความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้นกว่าสามเท่า เซลล์ที่มีขนาดต่างกันซึ่งมีเคมีเหมือนกันอาจมีความหนาแน่นของพลังงานต่างกัน ดังนั้นคุณจึงได้รับประโยชน์มากขึ้นจากเงินที่จ่ายไป

อายุการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นอย่างไร

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับ

เมื่อพูดถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อายุการใช้งานมักวัดจากจำนวนรอบการชาร์จ-คายประจุจนเต็มเพื่อให้ถึงเกณฑ์ที่กำหนด เกณฑ์นี้มักจะถูกกำหนดเป็นการสูญเสียความจุหรือการเพิ่มขึ้นของอิมพีแดนซ์ ผู้ผลิตมักใช้คำว่า "อายุการใช้งาน" เพื่ออธิบายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ในแง่ของจำนวนรอบที่ต้องใช้เพื่อให้ถึง 80% ของความจุที่กำหนด

การเก็บแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไว้ในสถานะชาร์จยังช่วยลดความจุและเพิ่มความต้านทานของเซลล์ นี่เป็นสาเหตุหลักมาจากการเติบโตอย่างต่อเนื่องของอินเทอร์เฟซอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งบนขั้วบวก วงจรชีวิตทั้งหมดของแบตเตอรี่ ซึ่งรวมถึงวงจรและการทำงานของหน่วยเก็บข้อมูลที่ไม่ได้ใช้งาน จะเรียกว่าอายุปฏิทิน

ปัจจัยที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น:

• อุณหภูมิ
• จำหน่ายกระแสไฟฟ้า
• ค่าใช้จ่ายในปัจจุบัน
• สถานะของช่วงการชาร์จ (ความลึกของการคายประจุ)

ในการใช้งานจริง เช่น สมาร์ทโฟน แล็ปท็อป และรถยนต์ไฟฟ้า แบตเตอรี่จะไม่ได้รับการชาร์จและคายประจุจนเต็มเสมอไป ด้วยเหตุนี้การกำหนดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ในแง่ของรอบการคายประจุทั้งหมดอาจทำให้เข้าใจผิดได้ เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนนี้ บางครั้งนักวิจัยใช้การคายประจุสะสม ซึ่งเป็นปริมาณประจุไฟฟ้าทั้งหมด (Ah) ที่ส่งมาจากแบตเตอรี่ตลอดอายุการใช้งานหรือเต็มรอบที่เทียบเท่า

การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่

แบตเตอรี่จะค่อยๆ เสื่อมลงตามอายุการใช้งาน ส่งผลให้ความจุลดลง และในบางกรณี แรงดันไฟฟ้าของเซลล์ในการทำงานจะลดลง นี่เป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและเชิงกลของอิเล็กโทรด การเสื่อมสภาพจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก และระดับประจุที่สูงยังเร่งการสูญเสียความจุอีกด้วย

กระบวนการย่อยสลายที่พบมากที่สุด ได้แก่:

• การลดลงของอิเล็กโทรไลต์คาร์บอเนตอินทรีย์ที่ขั้วบวก ซึ่งส่งผลให้เกิดการเติบโตของ Solid Electrolyte Interface (SEI) สิ่งนี้ทำให้อิมพีแดนซ์โอห์มเพิ่มขึ้นและการลดลงของประจุ Ah ที่หมุนเวียนได้

• การชุบโลหะลิเธียม ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียสินค้าคงคลังของลิเธียม (ประจุ Ah ที่หมุนเวียนได้) และการลัดวงจรภายใน

• การสูญเสียของวัสดุกัมมันตภาพรังสี (ด้านลบหรือด้านบวก) เนื่องจากการละลาย การแตกร้าว การขัดผิว การลอกออก หรือแม้แต่การเปลี่ยนแปลงปริมาตรตามปกติระหว่างการปั่นจักรยาน สิ่งนี้จะปรากฏขึ้นเมื่อทั้งประจุและพลังงานจางลง (ความต้านทานเพิ่มขึ้น)

• การกัดกร่อน/การละลายของตัวเก็บกระแสทองแดงขั้วลบที่แรงดันเซลล์ต่ำ

• การเสื่อมสภาพของสารยึดเกาะ PVDF ซึ่งอาจทำให้วัสดุอิเล็กโทรแอกทีฟหลุดออกได้

ดังนั้น หากคุณกำลังมองหาแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนาน อย่าลืมติดตามปัจจัยทั้งหมดที่อาจส่งผลต่ออายุการใช้งานของมัน!

อันตรายจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออะไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแหล่งพลังงานของโลกสมัยใหม่ของเรา พบได้ในทุกสิ่งตั้งแต่สมาร์ทโฟนไปจนถึงรถยนต์ไฟฟ้า แต่ก็เช่นเดียวกับสิ่งที่ทรงพลัง พวกมันมาพร้อมกับความเสี่ยงเล็กน้อย

ความเสี่ยงคืออะไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอิเล็กโทรไลต์ที่ติดไฟได้และอาจเกิดแรงดันได้หากเกิดความเสียหาย ซึ่งหมายความว่าหากชาร์จแบตเตอรี่เร็วเกินไป อาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรและนำไปสู่การระเบิดและไฟไหม้ได้

ต่อไปนี้เป็นบางวิธีที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอาจกลายเป็นอันตรายได้:

• การละเมิดความร้อน: การระบายความร้อนไม่ดีหรือไฟไหม้จากภายนอก
• การใช้ไฟฟ้าในทางที่ผิด: การชาร์จมากเกินไปหรือการลัดวงจรภายนอก
• การละเมิดทางกล: การเจาะหรือการกระแทก
• ไฟฟ้าลัดวงจรภายใน: ข้อบกพร่องจากการผลิตหรืออายุ

สิ่งที่สามารถทำได้

มาตรฐานการทดสอบสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้นเข้มงวดกว่ามาตรฐานสำหรับแบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นกรด ข้อจำกัดในการขนส่งยังถูกกำหนดโดยหน่วยงานกำกับดูแลความปลอดภัยอีกด้วย

ในบางกรณี บริษัทจำเป็นต้องเรียกคืนผลิตภัณฑ์เนื่องจากปัญหาเกี่ยวกับแบตเตอรี่ เช่น การเรียกคืน Samsung Galaxy Note 7 ในปี 2016

โครงการวิจัยกำลังดำเนินการเพื่อพัฒนาอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ติดไฟเพื่อลดอันตรายจากไฟไหม้

หากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเสียหาย ถูกบดอัด หรือต้องรับภาระทางไฟฟ้าที่สูงขึ้นโดยไม่มีระบบป้องกันไฟเกิน ปัญหาอาจเกิดขึ้นได้ การลัดวงจรของแบตเตอรี่อาจทำให้แบตเตอรี่ร้อนเกินไปและอาจลุกเป็นไฟได้

บรรทัดด้านล่าง

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทรงพลังและปฏิวัติโลกของเรา แต่ก็มีความเสี่ยงอยู่บ้าง สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักถึงความเสี่ยงเหล่านี้และดำเนินการเพื่อลดความเสี่ยง

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออะไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแหล่งพลังงานสำหรับอุปกรณ์ในชีวิตประจำวันของเรา ตั้งแต่โทรศัพท์และแล็ปท็อปไปจนถึงรถยนต์ไฟฟ้า ประกอบด้วยลิเธียม นิกเกิล และโคบอลต์ และเป็นที่รู้จักจากความหนาแน่นของพลังงานสูงและอายุการใช้งานที่ยาวนาน

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมคืออะไร?

การผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรง ได้แก่:

• การสกัดลิเธียม นิกเกิล และโคบอลต์อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ นำไปสู่มลพิษทางน้ำและปัญหาระบบทางเดินหายใจ
• ผลพลอยได้จากการทำเหมืองอาจทำให้ระบบนิเวศเสื่อมโทรมและเกิดความเสียหายต่อภูมิทัศน์
• การใช้น้ำที่ไม่ยั่งยืนในพื้นที่แห้งแล้ง
• ผลพลอยได้จากการสกัดลิเธียมจำนวนมาก
• ศักยภาพโลกร้อนของการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

อะไรที่พวกเราสามารถทำได้?

เราสามารถช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้โดย:

• การรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของการผลิต
• นำแบตเตอรี่กลับมาใช้ใหม่แทนการรีไซเคิล
• จัดเก็บแบตเตอรี่ที่ใช้แล้วอย่างปลอดภัยเพื่อลดความเสี่ยง
• ใช้วิธี pyrometallurgical และ hydrometallurgical เพื่อแยกส่วนประกอบของแบตเตอรี่
• การกลั่นตะกรันจากกระบวนการรีไซเคิลเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์

ผลกระทบของการสกัดลิเธียมต่อสิทธิมนุษยชน

อันตรายต่อคนในท้องถิ่น

การแยกวัตถุดิบสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอาจเป็นอันตรายต่อประชากรในท้องถิ่น โดยเฉพาะชนพื้นเมือง โคบอลต์จากสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกมักถูกขุดขึ้นโดยไม่มีมาตรการป้องกันความปลอดภัยเพียงเล็กน้อย ซึ่งนำไปสู่การบาดเจ็บและเสียชีวิต มลพิษจากเหมืองเหล่านี้ทำให้ผู้คนได้รับสารพิษที่อาจก่อให้เกิดความพิการแต่กำเนิดและหายใจลำบาก มีรายงานว่ามีการใช้แรงงานเด็กในเหมืองเหล่านี้

ขาดความยินยอมล่วงหน้าและแจ้งให้ทราบล่วงหน้าฟรี

การศึกษาในอาร์เจนตินาพบว่ารัฐอาจไม่ได้ปกป้องสิทธิของชนเผ่าพื้นเมืองในการแสดงความยินยอมล่วงหน้าและได้รับการบอกกล่าวอย่างเสรี และบริษัทสกัดก็ควบคุมการเข้าถึงข้อมูลของชุมชนและกำหนดเงื่อนไขสำหรับการอภิปรายเกี่ยวกับโครงการและการแบ่งปันผลประโยชน์

การประท้วงและคดีความ

การพัฒนาเหมืองลิเธียมแธกเกอร์พาสในเนวาดาพบกับการประท้วงและการฟ้องร้องจากชนเผ่าพื้นเมืองหลายเผ่าที่กล่าวว่าพวกเขาไม่ได้รับการยินยอมล่วงหน้าและแจ้งให้ทราบล่วงหน้าฟรี และโครงการดังกล่าวคุกคามสถานที่ทางวัฒนธรรมและศักดิ์สิทธิ์ ผู้คนยังแสดงความกังวลว่าโครงการดังกล่าวจะสร้างความเสี่ยงต่อผู้หญิงพื้นเมือง ผู้ประท้วงยึดครองพื้นที่ตั้งแต่เดือนมกราคม 2021

ผลกระทบของการสกัดลิเธียมต่อสิทธิมนุษยชน

อันตรายต่อคนในท้องถิ่น

การสกัดวัตถุดิบสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอาจเป็นเรื่องน่าอายสำหรับประชากรในท้องถิ่น โดยเฉพาะคนพื้นเมือง โคบอลต์จากสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกมักถูกขุดขึ้นโดยไม่มีมาตรการป้องกันความปลอดภัยเพียงเล็กน้อย ซึ่งนำไปสู่การบาดเจ็บและเสียชีวิต มลพิษจากเหมืองเหล่านี้ทำให้ผู้คนได้รับสารเคมีที่เป็นพิษซึ่งอาจทำให้เกิดความพิการแต่กำเนิดและหายใจลำบาก มีรายงานว่ามีการใช้แรงงานเด็กในเหมืองเหล่านี้ อ๊ะ!

ขาดความยินยอมล่วงหน้าและแจ้งให้ทราบล่วงหน้าฟรี

การศึกษาในอาร์เจนตินาพบว่ารัฐอาจไม่ได้ให้สิทธิ์แก่ชนพื้นเมืองในการแสดงความยินยอมล่วงหน้าและได้รับการบอกกล่าวอย่างเสรี และบริษัทสกัดก็ควบคุมการเข้าถึงข้อมูลของชุมชนและกำหนดเงื่อนไขสำหรับการอภิปรายเกี่ยวกับโครงการและการแบ่งปันผลประโยชน์ ไม่เย็น

การประท้วงและคดีความ

การพัฒนาเหมืองลิเธียม Thacker Pass ในเนวาดาพบกับการประท้วงและการฟ้องร้องจากชนเผ่าพื้นเมืองหลายเผ่าที่กล่าวว่าพวกเขาไม่ได้รับการยินยอมล่วงหน้าและได้รับการบอกกล่าวโดยไม่คิดมูลค่า และโครงการดังกล่าวคุกคามสถานที่ทางวัฒนธรรมและศักดิ์สิทธิ์ ผู้คนยังแสดงความกังวลว่าโครงการดังกล่าวจะสร้างความเสี่ยงต่อผู้หญิงพื้นเมือง ผู้ประท้วงยึดครองพื้นที่ตั้งแต่เดือนมกราคม 2021 และดูเหมือนว่าพวกเขาไม่ได้วางแผนที่จะออกจากพื้นที่ในเร็วๆ นี้

ความแตกต่าง

แบตเตอรี่ Li-Ion กับ Lipo

เมื่อพูดถึงแบตเตอรี่ Li-ion กับ LiPo มันคือการต่อสู้ของไททัน แบตเตอรี่ Li-ion นั้นมีประสิทธิภาพอย่างเหลือเชื่อ บรรจุพลังงานจำนวนมากไว้ในบรรจุภัณฑ์ขนาดเล็ก แต่อาจไม่เสถียรและเป็นอันตรายได้หากสิ่งกีดขวางระหว่างขั้วบวกและขั้วลบถูกเจาะ ในทางกลับกัน แบตเตอรี่ LiPo นั้นปลอดภัยกว่ามาก เนื่องจากไม่มีความเสี่ยงจากการเผาไหม้เช่นเดียวกัน นอกจากนี้ยังไม่ได้รับผลกระทบจาก 'ผลหน่วยความจำ' ที่แบตเตอรี่ Li-ion ทำ ซึ่งหมายความว่าสามารถชาร์จซ้ำได้มากขึ้นโดยไม่สูญเสียความจุ นอกจากนี้ยังมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าแบตเตอรี่ Li-ion คุณจึงไม่ต้องกังวลกับการเปลี่ยนแบตเตอรี่บ่อยๆ ดังนั้น หากคุณกำลังมองหาแบตเตอรี่ที่ปลอดภัย เชื่อถือได้ และใช้งานได้ยาวนาน LiPo คือคำตอบของคุณ!

แบตเตอรี่ Li-Ion กับกรดตะกั่ว

แบตเตอรี่กรดตะกั่วมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แต่ก็ทำงานได้ไม่ดีเช่นกัน แบตเตอรี่กรดตะกั่วอาจใช้เวลาในการชาร์จนานถึง 10 ชั่วโมง ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถชาร์จได้ในเวลาเพียงไม่กี่นาที นั่นเป็นเพราะแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถรับอัตรากระแสไฟที่เร็วกว่า ชาร์จได้เร็วกว่าแบตเตอรี่กรดตะกั่ว ดังนั้น หากคุณกำลังมองหาแบตเตอรี่ที่ชาร์จได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ ลิเธียมไอออนคือคำตอบของคุณ แต่ถ้าคุณมีงบจำกัด กรดตะกั่วคือตัวเลือกที่เหมาะสมกว่า

คำถามที่พบบ่อย

แบตเตอรี่ Li-ion เหมือนกับแบตเตอรี่ลิเธียมหรือไม่?

ไม่ แบตเตอรี่ Li-ion และแบตเตอรี่ลิเธียมไม่เหมือนกัน! แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นเซลล์หลัก ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ ดังนั้นเมื่อคุณใช้มันเสร็จแล้ว ในทางกลับกัน แบตเตอรี่ Li-ion เป็นเซลล์ทุติยภูมิ หมายความว่าสามารถชาร์จและใช้งานซ้ำแล้วซ้ำอีก นอกจากนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีราคาแพงกว่าและใช้เวลาในการผลิตนานกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม ดังนั้น หากคุณกำลังมองหาแบตเตอรี่ที่สามารถชาร์จใหม่ได้ Li-ion คือคำตอบของคุณ แต่ถ้าคุณต้องการบางอย่างที่ถูกกว่าและใช้งานได้นาน ลิเธียมเป็นทางออกที่ดีที่สุดของคุณ

คุณต้องการเครื่องชาร์จพิเศษสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมหรือไม่?

ไม่ คุณไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องชาร์จพิเศษสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม! ด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมของ iTechworld คุณไม่จำเป็นต้องอัปเกรดระบบการชาร์จทั้งหมดและเสียเงินเพิ่ม สิ่งที่คุณต้องมีคือเครื่องชาร์จกรดตะกั่วที่มีอยู่และคุณก็พร้อมใช้งาน แบตเตอรี่ลิเธียมของเรามีระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) พิเศษที่ช่วยให้มั่นใจว่าแบตเตอรี่ของคุณชาร์จอย่างถูกต้องด้วยเครื่องชาร์จที่มีอยู่
ที่ชาร์จเพียงอย่างเดียวที่เราไม่แนะนำให้ใช้คือที่ชาร์จที่ออกแบบมาสำหรับแบตเตอรี่แคลเซียม นั่นเป็นเพราะแรงดันไฟฟ้าอินพุตมักจะสูงกว่าที่แนะนำสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมรอบลึก แต่ไม่ต้องกังวล หากคุณใช้เครื่องชาร์จแคลเซียมโดยไม่ได้ตั้งใจ BMS จะตรวจจับไฟฟ้าแรงสูงและเข้าสู่เซฟโหมด ปกป้องแบตเตอรี่ของคุณจากความเสียหายใดๆ อย่าเสียเงินซื้อที่ชาร์จแบบพิเศษ – แค่ใช้ที่ชาร์จที่มีอยู่แล้วคุณก็พร้อม!

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอายุการใช้งานนานเท่าใด

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือขุมพลังเบื้องหลังแกดเจ็ตประจำวันของคุณ แต่พวกเขาจะอยู่ได้นานแค่ไหน? แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยเฉลี่ยควรอยู่ระหว่าง 300 ถึง 500 รอบการชาร์จ/คายประจุ เท่ากับการชาร์จโทรศัพท์ของคุณวันละครั้งเป็นเวลากว่าหนึ่งปี! นอกจากนี้ คุณไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับปัญหาหน่วยความจำเหมือนที่เคยเป็นมา เพียงเติมแบตเตอรี่ของคุณให้เต็มและเย็น คุณก็พร้อมที่จะไปต่อ ดังนั้น หากคุณดูแลรักษาเป็นอย่างดี แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของคุณก็น่าจะใช้งานได้นาน

ข้อเสียที่สำคัญของแบตเตอรี่ Li-ion คืออะไร?

ข้อเสียที่สำคัญของแบตเตอรี่ Li-ion คือค่าใช้จ่าย ราคาแพงกว่า Ni-Cd ประมาณ 40% ดังนั้นหากคุณมีงบจำกัด คุณควรมองหาที่อื่น นอกจากนี้ พวกมันมีแนวโน้มที่จะแก่ลง ซึ่งหมายความว่าพวกมันอาจสูญเสียความสามารถและล้มเหลวหลังจากผ่านไปไม่กี่ปี ไม่มีใครมีเวลาสำหรับสิ่งนั้น! ดังนั้น หากคุณกำลังจะลงทุนใน Li-ion ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้ทำการวิจัยและได้รับผลตอบแทนที่ดีที่สุดจากเงินที่จ่ายไป

สรุป

โดยสรุปแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นเทคโนโลยีปฏิวัติวงการที่ให้พลังงานแก่อุปกรณ์ในชีวิตประจำวันของเรา ตั้งแต่โทรศัพท์มือถือไปจนถึงรถยนต์ไฟฟ้า ด้วยความรู้ที่ถูกต้อง แบตเตอรี่เหล่านี้สามารถใช้ได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ ดังนั้นอย่ากลัวที่จะลงมือทำและสำรวจโลกของแบตเตอรี่ Li-ion!

สวัสดี ฉันชื่อคิม เป็นแม่และผู้ชื่นชอบสต็อปโมชันที่มีพื้นฐานด้านการสร้างสื่อและการพัฒนาเว็บ ฉันมีความหลงใหลอย่างมากในการวาดภาพและแอนิเมชั่น และตอนนี้ฉันกำลังดำดิ่งสู่โลกแห่งสต็อปโมชันก่อนใคร ด้วยบล็อกของฉัน ฉันกำลังแบ่งปันการเรียนรู้กับพวกคุณ