เทคโนโลยีแบตเตอรี่สำหรับไฟฉุกเฉิน

ฉันทามติที่แพร่หลายคือไฟฟ้าซึ่งใช้มาตั้งแต่ประมาณกลางศตวรรษที่สิบเก้าแม้ว่าจะมีการค้นพบก่อนหน้านี้มากก็ตาม เป็นหนึ่งในการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่มีอิทธิพลเชิงบวกอย่างมากต่อประชากรโลก

แบตเตอรี่เป็นเรื่องธรรมดาในแง่ของการใช้งานทุกที่และให้พลังงานแก่อุปกรณ์ต่างๆ มากมาย ตั้งแต่อุปกรณ์เล็กๆ เช่น คอมพิวเตอร์และโทรศัพท์มือถือ ไปจนถึงอุปกรณ์ที่ใหญ่กว่า เช่น รถยนต์และรถตู้

ในขณะที่ทุกคนเรียกอุปกรณ์เคมีที่มีเซลล์ตั้งแต่ 2 เซลล์ขึ้นไปว่าเป็น "แบตเตอรี่" คำที่ถูกต้องคือ "เซลล์" เนื่องจากคำว่า "แบตเตอรี่" มีความหมายทางการทหารและหมายถึงอาวุธที่ทำงานร่วมกัน อุปกรณ์เคมีนี้มีความสามารถในการเก็บพลังงานเคมีซึ่งจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ความหลากหลายของแบตเตอรี่ในท้องตลาดทุกวันนี้แทบไม่มีขีดจำกัด ตั้งแต่แบตเตอรี่หลักขนาดเล็กที่ใช้ในนาฬิกาไปจนถึงแบตเตอรี่สำรองขนาดมหึมาที่มีความจุเมกะวัตต์ที่ใช้เป็นที่เก็บพลังงาน ไปจนถึงแหล่งพลังงานสำหรับเมืองต่างๆ เมื่อจำเป็น

โดยพื้นฐานแล้วมีแบตเตอรี่สองประเภทที่แตกต่างกัน และแบตเตอรี่เหล่านี้สามารถจัดประเภทได้ว่าเป็นแบตเตอรี่หลัก ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถชาร์จซ้ำได้ และถือเป็นประเภท "ใช้แล้วทิ้ง" (แต่แน่นอนว่านำไปรีไซเคิลได้) ผลิตภัณฑ์หรือเป็นแบตเตอรี่สำรอง ซึ่งหมายความว่าสามารถชาร์จใหม่ได้และแบ่งการทำงานออกเป็นสองส่วน แบตเตอรี่ประเภทนี้ใช้สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น นาฬิกา นาฬิกา และของเล่นเด็ก อย่างแรก มีแบตเตอรี่ที่สามารถใช้ชาร์จและคายประจุอุปกรณ์ต่างๆ เช่น โทรศัพท์มือถือหรือแล็ปท็อป หรืออย่างที่สอง มีแบตเตอรี่ที่สามารถชาร์จแล้วจ่ายไฟเมื่อจำเป็น เช่น ในรถยนต์ไฟฟ้า สำหรับประเภทที่สองนี้ใช้สำหรับไฟฉุกเฉิน แบตเตอรี่จะถูกชาร์จอย่างต่อเนื่องและพร้อมที่จะจ่ายกระแสไฟฟ้าในกรณีที่ระบบไฟฟ้าหลักของอาคารล้มเหลวเนื่องจากการปล่อยพลังงานในปริมาณที่จำเป็น

สำหรับแบตเตอรี่ปฐมภูมิ มักใช้สารเคมีหลายชนิด ได้แก่ อัลคาไลน์ สังกะสี/คาร์บอน และล่าสุดคือลิเธียม สารเคมีเหล่านี้เรียกว่า "เซลล์แห้ง" เนื่องจากไม่ต้องการอิเล็กโทรไลต์แบบเปียกเพื่อให้กระแสไหล เมื่อเทคโนโลยีเซลล์กรดตะกั่วได้รับการพัฒนาเป็นครั้งแรกสำหรับแบตเตอรี่สำรอง แบตเตอรี่อื่นๆ ทั้งหมดเป็นแบตเตอรี่หลัก แบตเตอรี่กรดตะกั่วหรือที่เรียกว่าแบตเตอรี่ SLI (แบตเตอรี่สตาร์ท/ไฟ/จุดระเบิด) เรียกว่า "เซลล์เปียก" เนื่องจากมีอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของเหลว มีหลายขนาด ตั้งแต่ขนาดเล็กสุด 1Ah ไปจนถึง 12,000Ah เทคโนโลยีนี้ถูกนำมาใช้เพื่อจัดเก็บพลังงานไว้ที่ส่วนกลางภายในอาคารที่แรงดันไฟฟ้าต่างๆ กัน โดยจ่ายพลังงานให้กับระบบแบตเตอรี่ส่วนกลางเท่าที่จำเป็นสำหรับไฟฉุกเฉิน

เมื่อเทคโนโลยีแบตเตอรี่ก้าวหน้า แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมจึงถูกนำมาใช้ ตามมาด้วยแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ และล่าสุดคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งตอนนี้กลายเป็นมาตรฐานไปแล้ว แรงดันไฟฟ้าที่เซลล์แบตเตอรี่ผลิตโดยทั่วไปมีตั้งแต่แรงดันต่ำไปจนถึงประมาณ 3-4 โวลต์ โดยแรงดันไฟฟ้าที่มากขึ้นและการจ่ายกระแสไฟฟ้าที่มากขึ้นนั้นเกิดขึ้นได้จากการติดตั้งเซลล์เพิ่มเติม เซลล์รวมที่ผลิตโดยเซลล์ที่ใส่ในวงจรคู่ขนานจะให้กระแสมากกว่า ในขณะที่เซลล์รวมที่ผลิตโดยเซลล์ที่อยู่ในวงจรอนุกรมจะสร้างแรงดันได้มากกว่า ทำให้มีทางออกสำหรับทั้งกระแสที่สูงขึ้นและแรงดันที่เพิ่มขึ้น

NI-Cd (Ni-Cad)=NICKEL CADMIUM นี่เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีแบตเตอรี่รุ่นแรกสุด และข้อดีของแบตเตอรี่ประเภทนี้ ได้แก่ ความน่าเชื่อถือที่ยอดเยี่ยม ความสามารถในการทนต่ออัตราการคายประจุสูงที่อุณหภูมิต่างๆ และยืดอายุการใช้งาน อายุการเก็บรักษาและการดำเนินงาน แบตเตอรี่เหล่านี้สร้างแรงดันไฟฟ้าประมาณ 1.2 โวลต์โดยใช้แคโทดของนิกเกิลออกไซด์ (NiOOH) และแคโทดของโลหะแคดเมียม (Cd) ข้อเสียเปรียบหลักของการคายประจุบางส่วนที่ตามมาด้วยการชาร์จก็คือ แบตเตอรี่จะสูญเสีย "หน่วยความจำ" ไป ซึ่งจะลดความสามารถในการชาร์จสูงสุดเมื่อเวลาผ่านไป นอกจากนี้ยังอาจได้รับความเสียหายจากการชาร์จเกิน ข้อได้เปรียบของแบตเตอรี่ Ni-Cd เหล่านี้คือมีความสามารถในการชาร์จและคายประจุในอัตราที่สูง รวมทั้งทำงานในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง

Ni-MH หรือนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์เป็นเทคโนโลยีค่อนข้างใหม่ที่ใช้นิกเกิลออกไซด์ (NiOOH) และโลหะผสม ในระหว่างกระบวนการชาร์จ ไฮโดรเจนจะถูกเก็บไว้เพื่อผลิตโลหะไฮไดรด์ ซึ่งจะปล่อยออกมาระหว่างการคายประจุ เทคโนโลยีนี้มีอายุขัย 3,000 รอบ อย่างไรก็ตาม เซลล์ลิเธียมไอออนมีขนาดความจุเท่ากันประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น เซลล์นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์สามารถมีความจุของแบตเตอรี่นิกเกิล-แคดเมียมขนาดเทียบเท่าได้สองถึงสามเท่า เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่ล้าสมัยแล้ว พวกเขากล่าวกันว่าเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพราะไม่มีส่วนผสมของแคดเมียม ปรอท หรือตะกั่ว

LI-ION - ลิเธียมไอออน สิ่งแรกที่ควรทราบคือมีแบตเตอรี่สองประเภท: ลิเธียมและลิเธียมไอออน อันแรกเป็นแบตเตอรี่หลักสำหรับการใช้งานครั้งเดียว ส่วนอันหลังเป็นแบตเตอรี่สำรองที่สามารถชาร์จใหม่ได้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุตสาหกรรมได้เห็นการปฏิวัติเนื่องจากการเกิดขึ้นของเทคโนโลยีลิเธียมไอออนในทศวรรษที่ 1970 ซึ่งปัจจุบันใช้ในอุปกรณ์หลากหลายประเภท ตั้งแต่โทรศัพท์มือถือและแล็ปท็อปไปจนถึงการขนส่งทุกรูปแบบ แคโทดซึ่งกำหนดความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แอโนดซึ่งช่วยให้กระแสไหลได้ อิเล็กโทรไลต์ซึ่งประกอบด้วยเกลือ ตัวทำละลาย และสารเติมแต่ง และสุดท้ายคือตัวคั่นซึ่งทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันหน้าสัมผัส ห่างกัน. ในระหว่างกระบวนการคายประจุ ไอออนลิเธียมจะไหลจากขั้วลบไปยังขั้วบวก แล้วไหลกลับอีกครั้งในขณะที่กำลังชาร์จแบตเตอรี่ มีอายุการใช้งาน 500–1,000 รอบ เนื่องจากการทำงานในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นอาจทำให้การทำงานไม่เสถียร