แบตเตอรี่ (Battery) ในทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หมายถึงอุปกรณ์อย่างหนึ่งที่ใช้เก็บพลังงาน และนำมาใช้ได้ในรูปของไฟฟ้า แบตเตอรี่นั้นประกอบด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้าเคมี เช่น เซลล์กัลวานิกหรือเซลล์เชื้อเพลิง อย่างน้อยหนึ่งเซลล์
เชื่อกันว่าหลักฐานชิ้นแรกสุดที่เป็นไปได้ว่าจะเป็นแบตเตอรี่ในประวัติศาสตร์โลก คือ วัตถุที่เรียกว่าแบตเตอรี่แบกแดด (Baghdad Battery) คาดว่ามีอายุในช่วง 250 ปีก่อนคริสตกาล ถึงคริสต์ศักราช 640 สำหรับพัฒนาการของแบตเตอรี่ในยุคใหม่นั้น เริ่มต้นที่ ที่พัฒนาขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี นามว่าอาเลสซานโดร โวลตา เมื่อ ค.ศ. 1800 ปัจจุบันนี้อุตสาหกรรมแบตเตอรี่ทั่วโลกสามารถสร้างรายได้จากการขายปีละ 4.8 หมื่นล้านดอลาร์สหรัฐเลยทีเดียว
แบตเตอรี่ชนิดประจุไฟฟ้าใหม่ได้ และชนิดใช้แล้วทิ้ง
จากมุมมองของผู้ใช้แบตเตอรี่แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ ดังนี้; แบตเตอรี่ชนิดประจุไฟฟ้าใหม่ได้ และ แบตเตอรี่ชนิดประจุไฟฟ้าใหม่ไม่ได้ (ใช้แล้วทิ้ง) ซึ่งนิยมใช้อย่างแพร่หลายทั้งสองชนิด
แบตเตอรี่ใช้แล้วทิ้งเรียกอีกอย่างว่า เซลล์ปฐมภูมิ ใช้ได้ครั้งเดียว เนื่องจากไฟฟ้าที่ได้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสารเคมีเมื่อสารเคมีเปลี่ยนแปลงหมดไฟฟ้าก็จะหมดจากแบตเตอรี่ แบตเตอรี่เหล่านี้เหมาะสำหรับใช้ในอุปกรณ์ขนาดเล็กและสามารถเคลื่อนย้ายได้สะดวก ใช้ไฟน้อยหรือในที่ที่ห่างไกลจากพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ
ในทางตรงกันข้ามแบตเตอรี่ชนิดประจุไฟฟ้าใหม่ได้หรือ เซลล์ทุติยภูมิ สามารถประจุไฟฟ้าใหม่ได้หลังจากไฟหมดเนื่องจากสารเคมีที่ใช้ทำแบตเตอรี่ชนิดนี้สามารถทำให้กลับไปอยู่ในสภาพเดิมได้ โดยการประจุไฟฟ้าเข้าไปใหม่ซึ่งอุปกรณ์ที่ใช้อัดไฟนี้เรียกว่า ชาร์เจอร์ หรือ รีชาร์เจอร์
แบตเตอรี่ชนิดประจุไฟฟ้าใหม่ได้ที่เก่าแก่ที่สุดซึ่งใช้อยู่จนกระทั่งปัจจุบันคือ "เซลล์เปียก" หรือแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด (lead-acid battery) แบตเตอรี่ชนิดนี้จะบรรจุในภาชนะที่ไม่ได้ปิดผนึก (unsealed container) ซึ่งแบตเตอรี่จะต้องอยู่ในตำแหน่งตั้งตลอดเวลาและต้องเป็นพื้นที่ที่ระบายอากาศได้เป็นอย่างดี เพื่อระบายก๊าซ ไฮโดรเจน ที่เกิดจากปฏิกิริยาและแบตเตอรี่ชนิดจะมีน้ำหนักมาก
รูปแบบสามัญของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด คือแบตเตอรี่ รถยนต์ ซึ่งสามารถจะให้พลังงานไฟฟ้าได้ถึงประมาณ 10,000 วัตต์ในช่วงเวลาสั้นๆ และมีกระแสตั้งแต่ 450 ถึง 1100 แอมแปร์ สารละลายอิเล็กโตรไลต์ของแบตเตอรี่คือ กรดซัลฟิวริก ซึ่งสามารถเป็นอันตรายต่อผิวหนังและตาได้ แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดที่มีราคาแพงมากเรียกว่า แบตเตอรี่เจล (หรือ "เจลเซลล์") ภายในจะบรรจุอิเล็กโตรไลต์ประเภทเซมิ-โซลิด (semi-solid electrolyte) ที่ป้องกันการหกได้ดี และแบตเตอรี่ชนิดอัดไฟใหม่ได้ที่เคลื่อนย้ายได้สะดวกกว่าคือประเภท "เซลล์แห้ง" ที่นิยมใช้กันในโทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก เซลล์ของแบตเตอรี่ชนิดนี้
ที่มา : //commons.wikimedia.org/wiki/File:Batteries.jpg
ที่มา : //th.wikipedia.org/wiki/ แบตเตอรี่
ระบบส่งกำลังในยานพาหนะไฟฟ้า หรือแทนแบตเตอรี่กรดตะกั่วใน รถยนต์ (Start-Lighting-Ignition battery) ระบบที่ต้องการกระแส และความทนทานสูง
6
แกรไฟต์ หรือ LMO
แกรไฟต์
ระบบสำรองไฟฟ้า ระบบส่งกำลังใน ยานพาหนะไฟฟ้า (Mitsubishi i-MiEV, Honda Fit EV)
ตารางเปรียบเทียบสมบัติของแบตเตอรี่แต่ละประเภท
วัสดุขั้วบวก
หน่วย
LCO หรือ NCA
NMC
LMO
LFP
วัสดุขั้วลบ
แกรไฟต์
แกรไฟต์
แกรไฟต์
LTO
แกรไฟต์
ออกแบบโดยเน้น
ความจุพลังงาน
ความจุพลังงานหรือกำลังไฟฟ้า
กำลังไฟฟ้า
จำนวนรอบในการใช้งาน
กำลังไฟฟ้า
ช่วงแรงดันในการใช้งาน (Operating voltage range)
V
2.5-4.2
2.5-4.2
2.5-4.2
1.5-2.8
2.0-3.6
แรงดันเฉลี่ย (Nominal cell voltage)
V
3.6-3.7
3.6-3.7
3.7-3.8
2.3
3.3
ความจุพลังงานต่อน้ำหนัก
Wh/kg
175-240 (cylindrical) 130-450 (pouch)
100-240
100-150
70
60-110
ความจุพลังงานต่อปริมาตร
Wh/L
400-640 (cylindrical) 250-450 (pouch)
250-640
250-350
120
125-250
อัตราการคายประจุอย่างต่อ เนื่อง (Continuous discharge rate)
C2
2-3
2-3 สำหรับ แบตเตอรี่ความจุ พลังงานสูง >30 สำหรับ แบตเตอรี่กำลัง ไฟฟ้าสูง
>30
10
10-125
อายุการใช้งาน
รอบ
500+
500+
500+
4000+
1000+
ช่วงอุณหภูมิที่สามารถอัด ประจุได้
ºC
0-45
0-45
0-45
-20-45
0-45
ช่วงอุณหภูมิที่สามารถคาย ประจุได้
ºC
-20-60
-20-60
-30-60
-30-60
-30-60
ความปลอดภัย
1-4 (4 = ปลอดภัยที่สุด)
2
3
3
4
4
ราคา
1-4 (4 = ราคา ต่ำที่สุด)
3 (LCO) 2 (NCA)
3
3
1
3
ระบบต่างๆภายในรถยนต์ไฟฟ้า
รถไฟฟ้าจะเก็บไฟฟ้าในแบตเตอรี่และนำมาใช้ในการขับเคลื่อนมอเตอร์เมื่อต้องการ โดยมีเครื่องควบคุมการทำงานของชุด แบตเตอรี่ นอกจากนยังมีเทคโนโลยีอื่นๆ เช่น เซลล์เชื้อเพลิง “Fuel cell” ซึ่งได้รับการพัฒนาสำหรับรถไฟฟ้าซึ่งมีหน้าที่สร้างไฟฟ้าผ่านกระบวนการทางเคมี ขณะขับขี่ตามความต้องการของรถไฟฟ้าชนิดนั้นๆ
การไหลผ่านของกระแสไฟฟ้าจากที่เก็บอยู่ในแบตเตอรี่ไปยังมอเตอร์จะถูกกำหนดโดยตัวควบคุมเครื่อง (motor controller) ซึ่งเป็นเสมือน “สมอง” ของรถและเป็นองค์ประกอบหลักของระบบพลังงาน ถ้ารถไฟฟ้ามีระบบมอเตอร์แบบกระแสสลับ ระบบพลังงานจะมีส่วนที่เป็นตัวแปลงกลับ (inverter) เพื่อเปลี่ยนกระแสไฟแบบ DC จากแบตเตอรี่เป็นกระแส AC สำหรับมอเตอร์
ส่วนนี้เป็นกล้ามเนื้อของรถไฟฟ้ามอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานกล ซึ่งถูกส่งไปยังล้อผ่านเพลาเพื่อขับเคลื่อนยานพาหนะ
เครื่องชาร์จเปลี่ยนกระแสไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง เพื่อป้อนให้กับแบตเตอรี่ในการเก็บพลังงาน หลังจากได้ใช้ไปจนหมด รถไฟฟ้าบางประเภทมีเครื่องประจุแบตเตอรี่อยู่บนตัวรถ ขณะที่รถไฟฟ้าบางประเภทใช้เครื่องชาร์จติดตั้งภายนอกและทำการชาร์จในบริเวณที่จัดไว้ กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านไปยังรถโดยผ่านเครื่องชาร์จ
**โดยในส่วนของตัว Charger ทาง ปตท.ได้นำเข้าเทคโนโลยีสถานีชาร์จไฟฟ้า เพื่อมาศึกษาระบบ Charger โดยตรง ซึ่งเทคโนโลยี Charger สำหรับรถยนต์พลังงานไฟฟ้าแบ่งเป็น