แบตเตอรี่ลิเธียมชนิดใดเหมาะสมกว่าสำหรับการจัดเก็บพลังงานของโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์?

โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ปัจจุบันหลอดไฟกลายเป็นอุปกรณ์หลักสำหรับการให้แสงสว่างแก่ถนนในเมืองและชนบท ติดตั้งง่ายและไม่จำเป็นต้องใช้สายไฟจำนวนมาก โดยการแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า แล้วแปลงพลังงานไฟฟ้ากลับเป็นพลังงานแสงอีกครั้ง ทำให้เกิดแสงสว่างในยามค่ำคืน โดยแบตเตอรี่แบบชาร์จได้และแบบใช้แล้วทิ้งมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง

เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดหรือแบตเตอรี่เจลในอดีต แบตเตอรี่ลิเธียมที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันนั้นดีกว่าในแง่ของพลังงานจำเพาะและกำลังจำเพาะ อีกทั้งยังชาร์จเร็วและคายประจุจนหมดได้ง่ายกว่า และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า จึงทำให้เราได้รับประสบการณ์การใช้งานหลอดไฟที่ดีกว่าด้วย

อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างระหว่างสิ่งที่ดีกับสิ่งที่ไม่ดีแบตเตอรี่ลิเธียมวันนี้เราจะเริ่มต้นด้วยรูปแบบบรรจุภัณฑ์ของแบตเตอรี่ลิเธียม เพื่อดูว่าแบตเตอรี่เหล่านี้มีลักษณะอย่างไร และแบบไหนดีกว่ากัน รูปแบบบรรจุภัณฑ์มักประกอบด้วยการพันขดลวดทรงกระบอก การเรียงซ้อนแบบสี่เหลี่ยม และการพันขดลวดแบบสี่เหลี่ยม

1. แบบขดลวดทรงกระบอก

กล่าวคือ แบตเตอรี่ทรงกระบอก ซึ่งเป็นโครงสร้างแบตเตอรี่แบบคลาสสิก ส่วนประกอบหลักประกอบด้วยขั้วบวกและขั้วลบ แผ่นไดอะแฟรม ตัวเก็บประจุบวกและลบ วาล์วนิรภัย อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน ชิ้นส่วนฉนวน และเปลือกหุ้ม ในยุคแรกๆ เปลือกหุ้มทำจากเหล็กเป็นวัสดุหลักจำนวนมาก แต่ปัจจุบันใช้เปลือกหุ้มอะลูมิเนียมเป็นวัตถุดิบหลัก

ตามขนาดแล้ว แบตเตอรี่ในปัจจุบันส่วนใหญ่ได้แก่ 18650, 14650, 21700 และรุ่นอื่นๆ โดยในจำนวนนี้ 18650 เป็นรุ่นที่พบได้บ่อยที่สุดและมีความเสถียรที่สุด

2. แบบขดลวดสี่เหลี่ยม

ตัวแบตเตอรี่แบบเดี่ยวนี้ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักๆ ได้แก่ ฝาครอบด้านบน เปลือกหุ้ม แผ่นขั้วบวก แผ่นขั้วลบ แผ่นไดอะแฟรมหรือขดลวด ฉนวน ส่วนประกอบด้านความปลอดภัย ฯลฯ และได้รับการออกแบบให้มีอุปกรณ์ป้องกันความปลอดภัยแบบเข็ม (NSD) และอุปกรณ์ป้องกันการชาร์จเกิน (OSD) เปลือกหุ้มส่วนใหญ่ในยุคแรกๆ ทำจากเหล็ก แต่ปัจจุบันเปลือกหุ้มอะลูมิเนียมได้กลายเป็นที่นิยมมากขึ้น

3. เรียงซ้อนกันเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส

กล่าวคือ แบตเตอรี่แบบนิ่มที่เรามักพูดถึงกัน โครงสร้างพื้นฐานของแบตเตอรี่ชนิดนี้คล้ายกับแบตเตอรี่สองประเภทข้างต้น ซึ่งประกอบด้วยขั้วบวกและขั้วลบ แผ่นไดอะแฟรม วัสดุฉนวน ขั้วต่อขั้วบวกและขั้วลบ และตัวเรือน อย่างไรก็ตาม ต่างจากแบตเตอรี่แบบขดลวดซึ่งเกิดจากการพันแผ่นขั้วบวกและขั้วลบเพียงแผ่นเดียว แบตเตอรี่แบบลามิเนตเกิดจากการลามิเนตแผ่นขั้วไฟฟ้าหลายชั้น

วัสดุเปลือกหุ้มส่วนใหญ่ทำจากฟิล์มพลาสติกอะลูมิเนียม ชั้นนอกสุดของโครงสร้างวัสดุนี้เป็นชั้นไนลอน ชั้นกลางเป็นฟอยล์อะลูมิเนียม ชั้นในสุดเป็นชั้นปิดผนึกด้วยความร้อน และแต่ละชั้นยึดติดกันด้วยกาว วัสดุนี้มีความยืดหยุ่น ความแข็งแรง และความทนทานทางกลที่ดีเยี่ยม อีกทั้งยังมีคุณสมบัติในการเป็นฉนวนและการปิดผนึกด้วยความร้อนที่ดีเยี่ยม และยังทนต่อสารละลายอิเล็กโทรไลต์และการกัดกร่อนของกรดเข้มข้นได้ดีมาก

โดยสรุป

1) แบตเตอรี่ทรงกระบอก (แบบขดลวดทรงกระบอก) โดยทั่วไปทำจากเปลือกเหล็กและเปลือกอลูมิเนียม เทคโนโลยีที่พัฒนาแล้ว ขนาดเล็ก การจัดกลุ่มที่ยืดหยุ่น ต้นทุนต่ำ เทคโนโลยีที่พัฒนาแล้วและมีความสม่ำเสมอดี แต่การระบายความร้อนหลังการจัดกลุ่มนั้นออกแบบได้ไม่ดี น้ำหนักมาก และพลังงานจำเพาะต่ำ

2) แบตเตอรี่ทรงสี่เหลี่ยม (แบบขดลวดสี่เหลี่ยม) ซึ่งในระยะแรกส่วนใหญ่ใช้เปลือกเหล็ก แต่ปัจจุบันใช้เปลือกอะลูมิเนียม มีคุณสมบัติระบายความร้อนได้ดี ออกแบบเป็นกลุ่มได้ง่าย มีความน่าเชื่อถือสูง ปลอดภัยสูง รวมถึงมีวาล์วกันระเบิด และมีความแข็งแรงสูง อย่างไรก็ตาม นี่เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักที่มีต้นทุนสูง มีหลายรุ่น และยากที่จะกำหนดมาตรฐานทางเทคโนโลยีให้เป็นหนึ่งเดียว

3) แบตเตอรี่แบบซอฟต์แพ็ค (แบบแผ่นสี่เหลี่ยมเคลือบ) ที่หุ้มด้วยฟิล์มอลูมิเนียม-พลาสติกภายนอก มีความยืดหยุ่นในการเปลี่ยนแปลงขนาด มีพลังงานจำเพาะสูง น้ำหนักเบา และความต้านทานภายในต่ำ แต่มีข้อเสียคือ ความแข็งแรงเชิงกลค่อนข้างต่ำ กระบวนการปิดผนึกทำได้ยาก โครงสร้างกลุ่มซับซ้อน การระบายความร้อนออกแบบได้ไม่ดี ไม่มีอุปกรณ์ป้องกันการระเบิด รั่วซึมได้ง่าย ความสม่ำเสมอไม่ดี และต้นทุนสูง