มีสามประเภทหลักแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน(ลิเธียมไอออน): เซลล์ทรงกระบอก เซลล์ทรงปริซึม และเซลล์แบบถุง ในอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า การพัฒนาที่น่าจับตามองที่สุดนั้นเกี่ยวข้องกับเซลล์ทรงกระบอกและเซลล์ทรงปริซึม แม้ว่าแบตเตอรี่ทรงกระบอกจะเป็นที่นิยมมากที่สุดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่มีหลายปัจจัยที่บ่งชี้ว่าเซลล์ทรงปริซึมอาจเข้ามาแทนที่ในอนาคต

อะไรคือเซลล์ปริซึม

เอเซลล์ปริซึมแบตเตอรี่แบบปริซึม คือเซลล์ที่มีส่วนประกอบทางเคมีถูกห่อหุ้มด้วยตัวเรือนที่แข็งแรง รูปทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าช่วยให้สามารถวางซ้อนกันได้อย่างมีประสิทธิภาพในโมดูลแบตเตอรี่ แบตเตอรี่แบบปริซึมมีสองประเภท ได้แก่ แผ่นอิเล็กโทรดภายในตัวเรือน (แอโนด ตัวคั่น แคโทด) ซึ่งอาจวางซ้อนกันหรือม้วนและแผ่ให้แบน

สำหรับปริมาตรที่เท่ากัน เซลล์ปริซึมแบบเรียงซ้อนสามารถปล่อยพลังงานได้มากกว่าในคราวเดียว ทำให้มีประสิทธิภาพดีกว่า ในขณะที่เซลล์ปริซึมแบบแบนจะกักเก็บพลังงานได้มากกว่า ทำให้มีความทนทานมากกว่า

แบตเตอรี่แบบปริซึมส่วนใหญ่ใช้ในระบบจัดเก็บพลังงานและยานยนต์ไฟฟ้า ขนาดที่ใหญ่กว่าทำให้ไม่เหมาะสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็ก เช่น จักรยานไฟฟ้าและโทรศัพท์มือถือ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการพลังงานสูงมากกว่า

เซลล์ทรงกระบอกคืออะไร

เอเซลล์ทรงกระบอกแบตเตอรี่ทรงกระบอกคือเซลล์ที่บรรจุอยู่ในกระบอกทรงกระบอกแข็ง แบตเตอรี่ทรงกระบอกมีขนาดเล็กและกลม ทำให้สามารถวางซ้อนกันในอุปกรณ์ทุกขนาดได้ แตกต่างจากแบตเตอรี่รูปแบบอื่น รูปทรงของแบตเตอรี่ทรงกระบอกช่วยป้องกันการบวม ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์ในแบตเตอรี่ทั่วไป เนื่องจากก๊าซจะสะสมอยู่ในตัวกระบอก

แบตเตอรี่ทรงกระบอกถูกนำมาใช้ครั้งแรกในแล็ปท็อป ซึ่งประกอบด้วยเซลล์แบตเตอรี่ระหว่าง 3 ถึง 9 เซลล์ จากนั้นจึงได้รับความนิยมมากขึ้นเมื่อเทสลาใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าคันแรกๆ ของตน (โรดสเตอร์และโมเดลเอส) ซึ่งประกอบด้วยเซลล์แบตเตอรี่ระหว่าง 6,000 ถึง 9,000 เซลล์

เซลล์ทรงกระบอกยังใช้ในจักรยานไฟฟ้า อุปกรณ์ทางการแพทย์ และดาวเทียม นอกจากนี้ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสำรวจอวกาศเนื่องจากรูปทรงของมัน เซลล์รูปแบบอื่นจะเสียรูปทรงเนื่องจากความดันบรรยากาศ ตัวอย่างเช่น ยานสำรวจดาวอังคารลำสุดท้ายที่ส่งไปนั้นใช้เซลล์ทรงกระบอกในการทำงาน รถแข่งไฟฟ้าสมรรถนะสูง Formula E ก็ใช้เซลล์แบบเดียวกันกับยานสำรวจในแบตเตอรี่ของพวกมัน

ความแตกต่างหลักระหว่างเซลล์ปริซึมและเซลล์ทรงกระบอก

รูปร่างไม่ใช่สิ่งเดียวที่ทำให้เซลล์แบบปริซึมและเซลล์ทรงกระบอกแตกต่างกัน ความแตกต่างที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ ขนาด จำนวนการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้าที่ได้

ขนาด

เซลล์ปริซึมมีขนาดใหญ่กว่าเซลล์ทรงกระบอกมาก ดังนั้นจึงมีพลังงานต่อเซลล์มากกว่า เพื่อให้เห็นภาพความแตกต่างอย่างคร่าวๆ เซลล์ปริซึมหนึ่งเซลล์สามารถบรรจุพลังงานได้เท่ากับเซลล์ทรงกระบอก 20 ถึง 100 เซลล์ เนื่องจากเซลล์ทรงกระบอกมีขนาดเล็กกว่า จึงสามารถนำไปใช้กับงานที่ต้องการพลังงานน้อยกว่าได้ ส่งผลให้มีการนำไปใช้ในงานที่หลากหลายกว่า

การเชื่อมต่อ

เนื่องจากเซลล์ทรงปริซึมมีขนาดใหญ่กว่าเซลล์ทรงกระบอก จึงใช้เซลล์น้อยกว่าเพื่อให้ได้พลังงานในปริมาณเท่ากัน ซึ่งหมายความว่าสำหรับปริมาตรเท่ากัน แบตเตอรี่ที่ใช้เซลล์ทรงปริซึมจะมีจุดเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่ต้องเชื่อมเชื่อมจำนวนน้อยกว่า นี่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญของเซลล์ทรงปริซึมเพราะมีโอกาสเกิดข้อบกพร่องในการผลิตน้อยกว่า

พลัง

แบตเตอรี่ทรงกระบอกอาจเก็บพลังงานได้น้อยกว่าแบตเตอรี่ทรงปริซึม แต่มีกำลังไฟฟ้ามากกว่า หมายความว่าแบตเตอรี่ทรงกระบอกสามารถคายประจุพลังงานได้เร็วกว่าแบตเตอรี่ทรงปริซึม เนื่องจากมีจำนวนการเชื่อมต่อต่อแอมป์-ชั่วโมง (Ah) มากกว่า ดังนั้น แบตเตอรี่ทรงกระบอกจึงเหมาะสำหรับงานที่ต้องการประสิทธิภาพสูง ในขณะที่แบตเตอรี่ทรงปริซึมเหมาะสำหรับงานที่ต้องการประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีที่สุด

ตัวอย่างของการใช้งานแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูง ได้แก่ รถแข่งฟอร์มูล่าอี และเฮลิคอปเตอร์อินเจนิตี้บนดาวอังคาร ซึ่งทั้งสองอย่างต้องการประสิทธิภาพสูงสุดในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

เหตุใดเซลล์ปริซึมจึงอาจกำลังเข้ามามีบทบาทมากขึ้น

อุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้ามีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว และยังไม่แน่ชัดว่าเซลล์แบบปริซึมหรือเซลล์ทรงกระบอกจะได้รับความนิยมมากกว่ากัน ในขณะนี้ เซลล์ทรงกระบอกแพร่หลายมากกว่าในอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า แต่ก็มีเหตุผลที่ทำให้คิดว่าเซลล์แบบปริซึมจะได้รับความนิยมมากขึ้นในอนาคต

ประการแรก เซลล์ทรงปริซึมช่วยลดต้นทุนลงได้โดยการลดขั้นตอนการผลิต รูปทรงของเซลล์ทำให้สามารถผลิตเซลล์ขนาดใหญ่ขึ้นได้ ซึ่งช่วยลดจำนวนจุดเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่ต้องทำความสะอาดและเชื่อม

แบตเตอรี่ทรงปริซึมยังเป็นรูปแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเคมีลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP) ซึ่งเป็นส่วนผสมของวัสดุที่ราคาถูกกว่าและหาได้ง่ายกว่า แตกต่างจากเคมีประเภทอื่น แบตเตอรี่ LFP ใช้ทรัพยากรที่มีอยู่ทั่วไปบนโลก ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุหายากและราคาแพง เช่น นิกเกลและโคบอลต์ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ต้นทุนของแบตเตอรี่ประเภทอื่นสูงขึ้น

มีสัญญาณที่ชัดเจนว่าเซลล์แบตเตอรี่ LFP แบบปริซึมกำลังได้รับความนิยมมากขึ้น ในเอเชีย ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าใช้แบตเตอรี่ LiFePO4 ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ LFP ชนิดหนึ่งในรูปแบบปริซึมอยู่แล้ว เทสลาเองก็ระบุว่าได้เริ่มใช้แบตเตอรี่ปริซึมที่ผลิตในประเทศจีนสำหรับรถยนต์รุ่นมาตรฐานของตนแล้ว

อย่างไรก็ตาม เคมีของแบตเตอรี่ LFP ก็มีข้อเสียที่สำคัญอยู่หลายประการ ประการแรก มันมีพลังงานน้อยกว่าเคมีอื่นๆ ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน และด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถนำไปใช้กับยานยนต์สมรรถนะสูง เช่น รถแข่งไฟฟ้าฟอร์มูล่าวันได้ นอกจากนี้ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ยังคาดการณ์ระดับประจุของแบตเตอรี่ได้ยากอีกด้วย

คุณสามารถรับชมวิดีโอนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้แอลเอฟพีวิชาเคมีและเหตุผลที่วิชานี้กำลังได้รับความนิยมมากขึ้น