แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอะไรบ้าง?

โดยJake Morrison นักเขียนฮาร์ดแวร์|ซาราห์ เฉิน|ไมค์ แพตเตอร์สัน
ที่ตีพิมพ์:8 กุมภาพันธ์ 2568

ทุกวันนี้แทบทุกอย่างที่ชาร์จใหม่ได้ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โทรศัพท์ของคุณอย่างเห็นได้ชัด แล็ปท็อป. หูฟังไร้สายที่คุณอาจใส่อยู่ตอนนี้ เทคโนโลยีนี้เริ่มต้นขึ้นในปี 1991 เมื่อ Sony ทำการค้าเซลล์ลิเธียมไอออนตัวแรกสำหรับกล้องวิดีโอ และนับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาก็ได้รับความนิยมในผลิตภัณฑ์ทุกประเภท

ผู้คนถามว่า "แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอะไรบ้าง" โดยคาดหวังรายการง่ายๆ แต่คำตอบที่แท้จริงคือ: ลองไปดูรอบๆ บ้านของคุณ นับอุปกรณ์ที่ชาร์จได้ นั่นคือคำตอบของคุณ

แบตเตอรี่เหล่านี้กักเก็บพลังงานโดยการส่งลิเธียมไอออนกลับไปกลับมาระหว่างอิเล็กโทรดสองตัว-แอโนดกับแคโทดเมื่อคายประจุ และกลับทิศทางเมื่อคุณเสียบปลั๊ก เคมีฟังดูซับซ้อน แต่ผลลัพธ์ในทางปฏิบัตินั้นตรงไปตรงมา นั่นคือ ให้พลังงานมากขึ้นในพื้นที่น้อยกว่าแบตเตอรี่รุ่นเก่าที่สุดเท่าที่จะจัดการได้

What Has Lithium Ion Batteries

เหตุผลสามประการ ความหนาแน่นของพลังงานเหนือกว่าสิ่งอื่นใด เซลล์ลิเธียมไอออนบรรจุได้ 150-250 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม เปรียบเทียบกับนิกเกิลแคดเมียมที่อาจจะ 40-60 Wh/kg ไม่แม้แต่จะใกล้เคียง

ประการที่สอง ไม่มีผลกระทบต่อหน่วยความจำ จำโทรศัพท์ไร้สายเครื่องเก่าที่คุณต้องใช้แบตเตอรี่จนหมด ไม่เช่นนั้นเครื่องจะ "ลืม" แบตเตอรี่เต็มความจุหรือไม่ ลิเธียมไอออนไม่ทำอย่างนั้น ชาร์จได้ทุกเมื่อ ประการที่สาม -การคายประจุเอง-ต่ำ โดยจะเก็บประจุไว้บนชั้นวาง โดยจะสูญเสีย 2-3% ต่อเดือน เทียบกับ 20% สำหรับแบตเตอรี่ NiMH

ต้นทุนก็ถูกลงด้วย ย้อนกลับไปในยุค 90 แบตเตอรี่เหล่านี้มีราคาแพงพอที่จะใช้เฉพาะอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับพรีเมียมเท่านั้น ตอนนี้ราคาถูกพอสำหรับเครื่องชาร์จ USB ของร้านดอลล่าร์แล้ว ราคาถูกเพียงพอ-ยังคงมีราคาแพงกว่าอัลคาไลน์ แต่ความสามารถในการชาร์จกลับคืนอย่างรวดเร็ว

สมาร์ทโฟนเป็นผู้นำ iPhone 15 Pro มีแบตเตอรี่ 3,274 mAh Samsung Galaxy S24 Ultra มีขนาดใหญ่ขึ้นด้วย 5,000 mAh โทรศัพท์ทุกเครื่องตั้งแต่รุ่นชำระเงินล่วงหน้า $50 ไปจนถึงรุ่นเรือธง $1,500 ใช้ลิเธียมไอออน-โดยปกติแล้วจะใช้เคมีของลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LCO) เนื่องจากช่วยเพิ่มความจุสูงสุดในพื้นที่แคบ

แล็ปท็อปใช้แบตเตอรี่ขนาดใหญ่กว่า โดยทั่วไปคือ 50-80 Wh สำหรับอัลตร้าบุ๊ก และสูงถึง 100 Wh สำหรับเวิร์กสเตชัน จริงๆ แล้ว 100 Wh เป็นขีดจำกัดทางกฎหมายในการพกพาแบตเตอรี่ขึ้นเครื่องบินโดยไม่ได้รับการอนุมัติเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ผู้ผลิตแล็ปท็อปกำหนดเป้าหมายไปที่ตัวเลขนั้น FAA ได้ตั้งกฎดังกล่าวหลังจากแบตเตอรี่ลิเธียมเกิดเพลิงไหม้บนเครื่องบินในช่วงทศวรรษปี 2000

แท็บเล็ตอยู่ระหว่าง-iPad Pro ใช้พลังงานประมาณ 40 Wh คินเดิล เปเปอร์ไวท์? แบตเตอรี่ขนาดจิ๋ว 6 Wh ใช้งานได้นานหลายสัปดาห์เพราะ e-ink แสดงผลการจิบ

แล้วยังมีสิ่งอื่น ๆ ทั้งหมด เมาส์และคีย์บอร์ดไร้สาย (โดยปกติจะเป็นเซลล์ลิเธียมไอออนขนาด AAA-) ลำโพงบลูทูธ-JBL, Ultimate Ears, Bose, ลิเธียมไอออนทั้งหมด ตัวควบคุมเกม สมาร์ทวอทช์ เครื่องติดตามฟิตเนส กล้องวงจรปิดไร้สาย. กริ่งประตูวิดีโอ แปรงสีฟันไฟฟ้า. ซีรีส์ Oral-B iO ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมที่ใช้งานได้นานสองสัปดาห์ระหว่างการชาร์จแต่ละครั้ง

AirPods Pro มีความจุแบตเตอรี่ 1.98 Wh รวมระหว่างหูฟังเอียร์บัดและเคส ซึ่งฟังดูไม่มากนักจนกว่าคุณจะรู้ว่าพวกเขากำลังเปิดใช้งานการตัดเสียงรบกวนแบบแอคทีฟ การประมวลผลเสียงเชิงพื้นที่ และการเชื่อมต่อไร้สายเป็นเวลาหลายชั่วโมง

What Has Lithium Ion Batteries

ยานพาหนะไฟฟ้าเปลี่ยนขนาดโดยสิ้นเชิง Tesla Model 3 Long Range บรรจุแบตเตอรี่ขนาด 75 kWh- ซึ่งเท่ากับ 75,000 วัตต์-ชั่วโมง หรือแบตเตอรี่สมาร์ทโฟนประมาณ 1,500 ก้อนที่มีมูลค่าพลังงาน แบตเตอรี่เพียงอย่างเดียวมีน้ำหนักประมาณ 1,000 ปอนด์

EV ส่วนใหญ่ใช้เคมีของนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ (NMC) หรือลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP) แทนที่จะเป็นโคบอลต์-เซลล์หนักในโทรศัพท์ NMC ให้ความหนาแน่นของพลังงานที่ดีและมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีกว่า LFP ปลอดภัยกว่าและใช้งานได้นานกว่า-BYD และ Tesla ต่างใช้ LFP สำหรับรุ่นช่วงมาตรฐานในขณะนี้ การแลกเปลี่ยน-คือความหนาแน่นของพลังงานที่ต่ำกว่า ดังนั้นคุณจึงต้องมีเซลล์เพิ่มขึ้นในช่วงเดียวกัน

Ford F-150 Lightning มีกำลังสูงสุด 131 kWh Rivian R1T ให้กำลัง 135 กิโลวัตต์ชั่วโมงในรูปแบบ Max Pack Lucid Air Dream Range ให้พลังงาน 112 kWh และวิ่งได้ไกลกว่า 500 ไมล์ของ EPA เนื่องจากมอเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีประสิทธิภาพอย่างเหลือเชื่อ

จักรยานไฟฟ้ากำลังเฟื่องฟู โดยทั่วไป Rad Power Bikes จะใช้ชุด 48V 14Ah (672 Wh) จักรยานอี-เอนด์-ระดับสูงจากแบตเตอรี่ Specialized หรือ Trek run 500-700 Wh E-สกู๊ตเตอร์มีขนาดเล็กกว่า Xiaomi M365 ใช้ 280 Wh สกู๊ตเตอร์ให้เช่า Bird และ Lime มีความจุใกล้เคียงกัน

มอเตอร์ไซค์ไฟฟ้ายังคงเป็นตลาดเฉพาะแต่กำลังเติบโต Zero Motorcycles SR/F มีแบตเตอรี่ 14.4 kWh Energica Ego+ ให้พลังงาน 21.5 กิโลวัตต์ชั่วโมง ยังไม่เพียงพอสำหรับการเดินทางบนทางหลวงระยะไกล แต่ไปถึงที่นั่น

เรือก็มาเช่นกัน เรือไฟฟ้า X Shore Eelex 8000 ใช้ชุดแบตเตอรี่ 125 kWh เรือไฮโดรฟอยล์ Candela C-8 ใช้ 44 kWh และ "บิน" เหนือน้ำเพื่อลดแรงลาก เรือเวคบอร์ดไฟฟ้า Arc Sport อยู่ที่ 300,000 ดอลลาร์ในครั้งสุดท้ายที่ฉันตรวจสอบ

การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อยี่สิบปีที่แล้ว ผู้รับเหมาที่เอาจริงเอาจังหัวเราะเยาะเครื่องมือไร้สาย วันนี้? Milwaukee, DeWalt, Makita, Bosch-ล้วนแต่ใช้ลิเธียมทั้งสิ้น

ระบบ FlexVolt ของ DeWalt ใช้พลังงาน 20V หรือ 60V ขึ้นอยู่กับเครื่องมือ แพลตฟอร์ม M18 ของ Milwaukee มีเครื่องมือมากกว่า 200 รายการที่ใช้ระบบแบตเตอรี่เดียวกัน แบตเตอรี่กำลังสูงมีความจุ 12 Ah- เพียงพอที่จะใช้เลื่อยวงเดือนตัดได้หลายสิบครั้ง

อุปกรณ์ไฟฟ้ากลางแจ้งตามมา Ego Power Plus ผลิตเครื่องตัดหญ้าแบบแบตเตอรี่โดยใช้ชุด 56V 7.5 Ah (420 Wh) เครื่องตัดแต่งสาย เครื่องเป่าใบไม้ หรือแม้แต่เครื่องเป่าหิมะ ใช้แพลตฟอร์มแบตเตอรี่เดียวกัน Ryobi มีระบบ 40V Greenworks มีตัวเลือก 60V และ 80V สำหรับอุปกรณ์ขนาดใหญ่

หุ่นยนต์ดูดฝุ่นและเครื่องตัดหญ้าใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็กลงเนื่องจากจะชาร์จใหม่โดยอัตโนมัติ Roomba j7+ มีประมาณ 60 Wh Husqvarna Automower ใช้ลิเธียมไอออน 18V ความจุแตกต่างกันไปตามรุ่น

อุปกรณ์ระดับมืออาชีพมีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง Milwaukee ผลิตแบตเตอรี่เป้สะพายหลังที่ให้กำลัง 300 Wh สำหรับการใช้เครื่องมือต่างๆ ในไซต์งาน Stihl ขอเสนอเลื่อยไฟฟ้าแบบแบตเตอรี่ที่ทรงพลังเพียงพอสำหรับงานต้นไม้เชิงพาณิชย์

เครื่องผลิตออกซิเจนแบบพกพามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อผู้ที่มีปัญหาระบบทางเดินหายใจ Inogen One G5 ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งให้การทำงาน 3-6 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าการไหล Phillips Respironics Simply Go Mini ตั้งเป้าไว้ประมาณ 4.5 ชั่วโมง

เครื่อง CPAP สำหรับภาวะหยุดหายใจขณะหลับมีตัวเลือกแบตเตอรี่เพิ่มมากขึ้น ResMed AirMini travel CPAP สามารถใช้แบตเตอรี่ลิเธียมภายนอกได้ มีประโยชน์สำหรับการตั้งแคมป์หรือไฟฟ้าดับ

เครื่องช่วยฟังเปลี่ยนมาใช้ลิเธียมแบบชาร์จไฟได้เมื่อเร็วๆ นี้ Phonak Audeo Paradise เรียกเก็บเงินข้ามคืนและวิ่ง 16+ ชั่วโมง Starkey Evolv AI ประสิทธิภาพใกล้เคียงกัน ดีกว่าการคลำหาเซลล์ปุ่มอากาศสังกะสี-เล็กๆ ทุกๆ สองสามวัน

อุปกรณ์ตรวจสอบทางการแพทย์-เครื่องตรวจวัดความดันโลหิต เครื่องตรวจกลูโคส อุปกรณ์ ECG แบบพกพา-หลายเครื่องสามารถชาร์จใหม่ได้แล้ว AliveCor KardiaMobile บันทึก ECG บนโทรศัพท์ ทำงานบนเซลล์ลิเธียมขนาดเล็กซึ่งกินเวลานานหลายเดือน

ปั๊มแช่ เครื่องมือผ่าตัด อุปกรณ์วินิจฉัยที่ใช้ในโรงพยาบาล-แบตเตอรี่สำรองลิเธียมไอออนจำนวนมากหรือตัวเลือกพลังงานแบบพกพา เครื่องมือไฟฟ้าที่ใช้ในการผ่าตัด Stryker System 8 ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ปิดผนึกปลอดเชื้อสำหรับใช้ในห้องผ่าตัด

อุปกรณ์ที่ปลูกฝังได้นั้นเป็นประเภทที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง เครื่องกระตุ้นหัวใจรุ่นใหม่บางรุ่นใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบชาร์จไฟได้ซึ่งชาร์จผ่านผิวหนัง (ผ่านผิวหนัง) โดยใช้การเหนี่ยวนำ Medtronic มีรุ่นที่ชาร์จแบตเตอรี่แบบไร้สายสัปดาห์ละครั้ง แทนที่จะต้องผ่าตัดเปลี่ยนทุกๆ 7-10 ปี

What Has Lithium Ion Batteries

Tesla Powerwall 2 เก็บพลังงานได้ 13.5 kWh ราคาติดตั้งประมาณ 11,000 ดอลลาร์ Powerwall 3 เปิดตัวเมื่อเร็ว ๆ นี้พร้อมการบูรณาการที่ดีขึ้น Generac PWRcell นำเสนอระบบโมดูลาร์ขนาด 9-18 kWh LG Chem RESU ใช้พลังงานได้ตั้งแต่ 10-16 kWh ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า

แบตเตอรี่สำหรับใช้ในบ้านเหล่านี้จับคู่กับแผงโซลาร์เซลล์-เก็บพลังงานส่วนเกินในระหว่างวัน และใช้ในตอนกลางคืน นอกจากนี้ยังมีการสำรองข้อมูลในช่วงที่ไฟฟ้าดับหากกำหนดค่าอย่างเหมาะสม ไม่ใช่ทุกระบบจะทำงานในช่วงไฟดับ ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าอินเวอร์เตอร์

แคลิฟอร์เนียบังคับใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในบ้านใหม่ ดังนั้นการนำแบตเตอรี่มาใช้จึงเร่งขึ้นที่นั่น ฮาวายมีค่าไฟฟ้าสูงและมีแสงแดดส่องถึงมาก ทำให้การประหยัดพลังงานแสงอาทิตย์และการจัดเก็บพลังงานทำงานได้ดี เท็กซัสประสบปัญหากริดไฟฟ้าขัดข้องในปี 2021 ซึ่งกระตุ้นให้เกิดความสนใจในแบตเตอรี่สำหรับใช้ในบ้าน

การติดตั้งเชิงพาณิชย์มีขนาดใหญ่กว่ามาก ร้านขายของชำอาจติดตั้งแบตเตอรี่ขนาด 50-100 กิโลวัตต์ชั่วโมงสำหรับการจัดการค่าใช้จ่ายตามความต้องการ ศูนย์ข้อมูลใช้ห้องแบตเตอรี่ขนาดเมกะวัตต์เป็นพลังงานสำรอง เปลี่ยนหรือเสริมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล

ขนาดยูทิลิตี้เป็นเรื่องธรรมดา โรงงานกักเก็บพลังงาน Moss Landing ในแคลิฟอร์เนียมีกำลังการผลิต 3,000 MWh- ซึ่งเท่ากับ 3 ล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมง หรือเพียงพอที่จะจ่ายไฟให้กับบ้านเรือนประมาณ 225,000 หลังเป็นเวลาหลายชั่วโมง ใช้หน่วย Tesla Megapack โดยแต่ละหน่วยมีแบตเตอรี่ขนาด 3 MWh ในตู้คอนเทนเนอร์-

พลังงานสำรอง Hornsdale ของออสเตรเลียเป็นหนึ่งในแบตเตอรี่กริดขนาดใหญ่รุ่นแรกๆ ที่สร้างโดย Tesla ในปี 2560 ที่ 150 MWh มันถูกขยายตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ระบบเหล่านี้รักษาความถี่ของกริดให้คงที่ กักเก็บพลังงานหมุนเวียน และลดความต้องการโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติ

ระบบ UPS (เครื่องสำรองไฟ) เดิมทีใช้แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด จำเป็นต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนหนักทุกๆ 3-5 ปี มีวัสดุที่เป็นพิษ ระบบ UPS ลิเธียมไอออนจาก APC, Eaton, Vertiv ใช้งานได้นานกว่า ใช้พื้นที่น้อยลง และมีน้ำหนักน้อยลง ศูนย์ข้อมูลโดยเฉพาะอย่างยิ่งเช่นการลดน้ำหนักนี้หมายถึงโหลดโครงสร้างในอาคารที่น้อยลง

โดรนและควอดคอปเตอร์-DJI ครองตลาดนี้ โดรนของพวกเขาใช้แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ (LiPo) ซึ่งในทางเทคนิคแล้วเป็นตัวแปรลิเธียมไอออนที่มีโพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์ DJI Mini 3 Pro ใช้แบตเตอรี่ 2453 mAh ใช้เวลาบินประมาณ 34 นาที โดรนขนาดใหญ่เช่น Inspire 2 มีแบตเตอรี่คู่รวม 98 Wh

โดรนมืออาชีพสำหรับการสำรวจ ตรวจสอบ จัดส่ง-โดรนทั้งหมดใช้แบตเตอรี่ลิเธียม โดรนจัดส่งทางการแพทย์ของ Zipline ในแอฟริกาใช้ลิเธียมไอออน ต้นแบบโดรนส่งสินค้าของ Amazon ใช้สิ่งเหล่านี้

การใช้งานด้านการบินและอวกาศกำลังขยายตัว เครื่องบินไฟฟ้ากำลังจะมา Pipistrel Velis Electro มีแบตเตอรี่ลิเธียม-เครื่องบินไฟฟ้าเต็มรูปแบบลำแรกที่ได้รับการรับรองสำหรับการฝึกบินในยุโรป Beta Technologies และ Joby Aviation พัฒนาแท็กซี่ไฟฟ้าทางอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมขนาดใหญ่

ดาวเทียมและยานอวกาศใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดพิเศษที่สร้างขึ้นเพื่อให้สามารถอยู่รอดได้ในสุญญากาศ การแผ่รังสี และอุณหภูมิสุดขั้ว สถานีอวกาศนานาชาติมีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้แทนเซลล์นิกเกิล-ไฮโดรเจนรุ่นเก่า โมดูลแบตเตอรี่แต่ละโมดูลมีน้ำหนัก 400+ ปอนด์

อุปกรณ์ทางทหาร-แว่นตามองกลางคืน วิทยุยุทธวิธี หน่วย GPS ที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมทั้งหมดในขณะนี้ ความหนาแน่นของพลังงานที่ดีขึ้นมีความสำคัญเมื่อทหารพกพาอุปกรณ์เป็นเวลาหลายวัน วิทยุ AN/PRC-163 ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบชาร์จไฟได้

กล้องและอุปกรณ์ถ่ายภาพ-กล้องมิเรอร์เลสจาก Sony, Canon, Nikon ลิเธียมไอออนทั้งหมด Sony A7 IV ใช้แบตเตอรี่ NP-FZ100 ที่แบตเตอรี่ละ 16.4 Wh การจัดแสงแบบมืออาชีพ-ไฟ LED Aputure 300d ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเมาท์ V- (ขนาดมาตรฐาน 98 Wh) ไมโครโฟนไร้สาย จอวิดีโอ ทุกอย่างพกพาได้ในการผลิตภาพยนตร์/ภาพถ่าย

What Has Lithium Ion Batteries

ผลิตภัณฑ์ที่ใช้แบตเตอรี่รุ่นใหม่-มักจะมีการเชื่อมต่อ Bluetooth หรือ Wi- Fi คุณสามารถตรวจสอบสถานะแบตเตอรี่ในโทรศัพท์ของคุณได้ เครื่องมือไฟฟ้า Ego แสดงระดับการชาร์จในแอป เครื่องมือ Ryobi เช่นกัน Tesla ให้คุณตรวจสอบแบตเตอรี่รถยนต์ของคุณและชาร์จจากระยะไกล

ระบบจัดการแบตเตอรี่อัจฉริยะ (BMS) ทำหน้าที่ได้หลายอย่าง พวกมันปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าของเซลล์-ในชุดเซลล์หลาย- โดยแต่ละเซลล์จะแยกออกจากกันเมื่อเวลาผ่านไป BMS จะปรับสมดุลพวกมัน พวกเขาตรวจสอบอุณหภูมิ ป้องกันการชาร์จไฟเกินและการคายประจุมากเกินไป สื่อสารสถานะไปยังอุปกรณ์

คุณสมบัติที่เชื่อมต่อบางอย่างให้ความรู้สึกเป็นลูกเล่น แต่การตรวจสอบระยะไกลสำหรับอุปกรณ์ราคาแพงก็สมเหตุสมผล ทีมงานก่อสร้างสามารถติดตามได้ว่าแบตเตอรี่ชนิดใดที่ต้องชาร์จ เจ้าของที่เก็บพลังงานในบ้านสามารถตรวจสอบการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์และสถานะแบตเตอรี่ขณะเดินทางได้

มีข้อกังวลด้านความปลอดภัยอยู่ เฟิร์มแวร์แบตเตอรี่จำเป็นต้องอัปเดตในบางครั้ง หากเส้นทางการสื่อสารนั้นไม่ได้รับการรักษาความปลอดภัยอย่างเหมาะสม ก็อาจเป็นช่องโหว่ได้ มีคนไม่มากที่แฮ็คแบตเตอรี่ แต่ในทางทฤษฎีแล้วเป็นไปได้

ผู้คนพบกับแบตเตอรี่ลิเธียมอยู่ตลอดเวลาโดยไม่ได้คิดถึงเรื่องนี้ แปรงสีฟันไฟฟ้าในห้องน้ำ เครื่องดูดฝุ่นไร้สาย (Dyson V15 มี 70 Wh) ไฟฉายแบบชาร์จไฟได้ พาวเวอร์แบงค์ในกระเป๋าของคุณ-Anker สร้างรุ่นต่างๆ ตั้งแต่ 10,000 mAh (37 Wh) ไปจนถึง 25,000 mAh (90 Wh)

ของเล่นเด็กสามารถชาร์จได้มากขึ้น รถควบคุมระยะไกล -ของเล่นมีไฟ อุปกรณ์การเรียนรู้อิเล็กทรอนิกส์ เอาชนะการซื้อแบตเตอรี่อัลคาไลน์อย่างต่อเนื่อง

อุปกรณ์สมาร์ทโฮม-กริ่งประตูแบบวิดีโอมีแบตเตอรี่ลิเธียมแบบถอดได้ กล้องรักษาความปลอดภัย Arlo ใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ยาวนานหลายเดือน ตัวควบคุมอุณหภูมิของ Google Nest มีแบตเตอรี่ลิเธียมสำรอง สมาร์ทล็อคเดือนสิงหาคมใช้แบตเตอรี่ลิเธียม AA

ไฟวันหยุดก็ชาร์จได้เช่นกัน ไฟประดับพร้อม-แบตเตอรี่ในตัวและแผงโซลาร์เซลล์ เทียน LED แบบชาร์จไฟได้ ของตกแต่ง.

กรณีการใช้งานระดับมืออาชีพนั้นแตกต่างกันไปมาก คนงานก่อสร้างสลับแบตเตอรี่ Milwaukee หรือ DeWalt ตลอดทั้งวัน รถยกของคลังสินค้าจะชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนระหว่างพัก-โดยใช้เวลา 15 นาทีในการชาร์จ ซึ่งมากกว่าการรอแบตเตอรี่ตะกั่วกรดในการชาร์จหลายชั่วโมง

การนำอุปกรณ์การเกษตรมาใช้ช้าลงแต่เกิดขึ้น John Deere ทดสอบรถแทรกเตอร์ไฟฟ้า หุ่นยนต์ทำฟาร์มอัตโนมัติมักใช้ไฟฟ้า ระบบชลประทานพร้อมแบตเตอรี่สำรอง

อุตสาหกรรมทำความสะอาดนำลิเธียมมาใช้ เครื่องขัดพื้น เครื่องสกัดพรม เครื่องฉีดน้ำแรงดันสูงเชิงพาณิชย์-เช่น Tennant และ Karcher มีตัวเลือกแบตเตอรี่ลิเธียม ชาร์จได้เร็วกว่า น้ำหนักเบากว่า ไม่ต้องบำรุงรักษาแบตเตอรี่เหมือนระบบตะกั่ว-กรดแบบเก่า

แบตเตอรี่เสื่อมสภาพ เคมีไม่ได้คงอยู่ตลอดไป แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไปสามารถรักษาความจุได้ 80% หลังจากรอบการชาร์จ 500-1,000 รอบ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเคมีและรูปแบบการใช้งาน Tesla รับประกันแบตเตอรี่ EV 70% ที่ 8 ปี/100,000-150,000 ไมล์ ขึ้นอยู่กับรุ่น

อุณหภูมิทำให้แบตเตอรี่หมดเร็วกว่าสิ่งใดๆ ความร้อนแย่เป็นพิเศษ-การเก็บหรือใช้แบตเตอรี่ที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 30 องศา (86 องศา F) มักเร่งการย่อยสลาย ความเย็นจะลดความจุชั่วคราวแต่ไม่ทำให้เกิดความเสียหายถาวรเหมือนความร้อน นี่คือสาเหตุที่แบตเตอรี่ Phoenix EV เสื่อมสภาพเร็วกว่าแบตเตอรี่ของ Seattle

อายุของปฏิทินก็มีอยู่จริงเช่นกัน แบตเตอรี่เสื่อมลงแม้จะไม่ได้ใช้งานก็ตาม เก็บไว้ที่ชาร์จ 40-50% ในอุณหภูมิที่เย็นเพื่ออายุการเก็บรักษาที่ยาวนานที่สุด การเก็บแบตเตอรี่ไว้ที่ระดับการชาร์จ 100% และอุณหภูมิ 40 องศาเป็นเวลานานๆ ถือเป็นกรณีที่เลวร้ายที่สุด

เหตุการณ์ด้านความปลอดภัยเกิดขึ้นไม่บ่อยนักแต่จะแจ้งข่าวเมื่อมีเหตุการณ์เกิดขึ้น ข้อบกพร่องในการผลิตทำให้เกิดไฟไหม้ Samsung Galaxy Note 7 ในปี 2559 และเรียกคืนโทรศัพท์ 2.5 ล้านเครื่อง โฮเวอร์บอร์ดถูกไฟไหม้บ่อยครั้งในปี 2558-2559 สายการบินจึงสั่งห้าม โดยปกติแล้วจะเกิดจากปัญหาการควบคุมคุณภาพการผลิต ความเสียหายทางกายภาพ หรือการชาร์จด้วยที่ชาร์จที่ไม่ถูกต้อง

การหนีความร้อน-เมื่อเซลล์ร้อนเกินไปและความร้อนกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาเพิ่มเติมที่ทำให้เกิดความร้อนมากขึ้น-คือโหมดความล้มเหลวหลัก แบตเตอรี่ที่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยหลายประการ: วงจรจำกัดกระแสไฟฟ้า ฟิวส์ความร้อน ช่องระบายแรงดัน ชั้นปิดเครื่องแยก แบตเตอรี่ราคาถูกข้ามการป้องกันเหล่านี้

ความเข้ากันได้ทำให้ผู้ใช้หงุดหงิด เครื่องมือทุกยี่ห้อใช้ฟอร์มแฟคเตอร์ของแบตเตอรี่ที่แตกต่างกัน แบตเตอรี่ DeWalt ไม่เหมาะกับเครื่องมือของ Milwaukee Ryobi ฉลาดในการทำให้แพลตฟอร์ม One+ ของตนเข้ากันได้มานานหลายปี-เครื่องมือตั้งแต่ปี 2005 ใช้งานได้กับแบตเตอรี่ตั้งแต่ปี 2025 แต่ผู้ผลิตส่วนใหญ่ต้องการให้ผู้จำหน่ายรายนั้น-เข้ามามีส่วนร่วม

โครงสร้างพื้นฐานการรีไซเคิลยังคงพัฒนา Li-Cycle, Redwood Materials และอื่นๆ กำลังสร้างโรงงานรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมโดยเฉพาะ พวกเขาสามารถกู้คืนวัสดุแบตเตอรี่ได้ 95%+ แต่การขนส่งในการรวบรวมยังคงเป็นเรื่องท้าทาย-ที่ผู้คนทิ้งแบตเตอรี่ลงถังขยะ ทำให้เกิดปัญหาการฝังกลบ

BMS มีความสำคัญแต่มองไม่เห็น ในแล็ปท็อป จะตรวจสอบแต่ละกลุ่มเซลล์ ประมาณการรันไทม์ที่เหลืออยู่ ควบคุมอัตราการชาร์จ รายงานสภาพแบตเตอรี่ไปยังระบบปฏิบัติการ ซับซ้อนกว่าที่คิด

การประมาณค่าสถานะ-ของ-การชาร์จเป็นเรื่องยากอย่างน่าประหลาดใจ แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่มีความสัมพันธ์กับระดับการชาร์จ แต่ความสัมพันธ์จะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ โหลด และอายุของแบตเตอรี่ Good BMS ใช้อัลกอริธึมที่ซับซ้อนในการพิจารณาปัจจัยทั้งหมดนี้ นั่นคือสาเหตุที่เปอร์เซ็นต์แบตเตอรี่โทรศัพท์บางครั้งกระโดดหรือลดลงโดยไม่คาดคิด-ค่าประมาณจะได้รับการปรับเทียบใหม่

การปรับสมดุลของเซลล์มีความสำคัญในชุดเซลล์หลาย- เซลล์แต่ละเซลล์ย่อมมีความแตกต่างด้านความจุเล็กน้อยอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ในระหว่างการชาร์จ BMS อาจแบ่งกระแสไฟฟ้ารอบเซลล์ที่เต็มกว่าเพื่อให้เซลล์ที่อ่อนแอกว่าตามทัน การปรับสมดุลแบบพาสซีฟจะกระจายพลังงานเป็นความร้อน การปรับสมดุลแบบแอคทีฟจะถ่ายเทพลังงานระหว่างเซลล์ มีประสิทธิภาพมากกว่าแต่มีราคาแพงกว่า

การจัดการอุณหภูมิ-BMS จะตรวจสอบอุณหภูมิของเซลล์และสามารถลดอัตราการชาร์จ/คายประจุได้หากมีสิ่งร้อนเกินไป EV มีการจัดการระบายความร้อนที่ซับซ้อนพร้อมระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว เครื่องมือไฟฟ้าอาศัยระบบตัดความร้อนเท่านั้น

โปรโตคอลการสื่อสาร-ชิป BMS สื่อสารกับอุปกรณ์โฮสต์โดยใช้ I2C, SMBus, CAN บัส หรือโปรโตคอลที่เป็นกรรมสิทธิ์ ช่วยให้อุปกรณ์แสดงข้อมูลแบตเตอรี่ที่แม่นยำและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

การใช้งานทางอุตสาหกรรมรวมการตรวจสอบแบตเตอรี่เข้ากับระบบที่กว้างขึ้น คลังสินค้าอาจติดตามแบตเตอรี่รถยกทั้งหมดจากส่วนกลาง กำหนดเวลาการชาร์จ และแจ้งว่าจำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ตามข้อมูล BMS

แบตเตอรี่โซลิด-คือจอกศักดิ์สิทธิ์ เปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์เหลวด้วยวัสดุเซรามิกหรือโพลีเมอร์ที่เป็นของแข็ง ในทางทฤษฎีปลอดภัยกว่า-ไม่มีของเหลวไวไฟ ความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้นได้ โตโยต้าอ้างว่าจะมีแบตเตอรี่-โซลิดสเตตในรถยนต์ภายในปี 2027-2028 QuantumScape, Solid Power และอื่นๆ ที่กำลังพัฒนาเทคโนโลยี แต่การผลิตในปริมาณมากยังคงไม่ได้รับการแก้ไข

แบตเตอรี่โซเดียม-ที่ใช้เกลือแทนลิเธียม-วัตถุดิบที่ถูกกว่า อาจทำให้ต้นทุนลดลงได้ CATL ประกาศเปิดตัวแบตเตอรี่โซเดียม-เชิงพาณิชย์ในปี 2021 ความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่าลิเธียมไอออน แต่เป็นที่ยอมรับสำหรับการจัดเก็บแบบอยู่กับที่ Northvolt สร้างการผลิตโซเดียม-ไอออนในยุโรป

ลิเธียม-กำมะถันในทางทฤษฎีให้ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่ามาก-มากถึง 500 Wh/kg เทียบกับ 250 Wh/kg สำหรับลิเธียมไอออนในปัจจุบัน แต่วงจรชีวิตแย่มาก ปกติจะเสื่อมลงหลังจากผ่านไป 50-100 รอบ การวิจัยดำเนินต่อไป

แบตเตอรี่ลิเธียม-อากาศ (ลิเธียม-ออกซิเจน) มีขีดจำกัดทางทฤษฎีที่สูงกว่า-ซึ่งอาจเป็น 1,000 Wh/kg แต่พวกเขายังคงเป็นความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการที่มีความท้าทายในทางปฏิบัติอย่างมาก

What Has Lithium Ion Batteries

ในอีก 5-10 ปีข้างหน้า ลิเธียมไอออนแบบธรรมดาจะครองตลาด การปรับปรุงที่เพิ่มขึ้นทำให้วัสดุแคโทดดีขึ้นเรื่อยๆ ซิลิคอนแอโนดจะมาแทนที่กราไฟท์ (เพิ่มกำลังการผลิต 20-40%) การปรับปรุงกระบวนการผลิตช่วยลดต้นทุน

ต้นทุนแบตเตอรี่ลดลงประมาณ 90% ในช่วงปี 2010 ถึง 2023 จากประมาณ 1,100 เหรียญสหรัฐฯ/kWh เหลือ 130 เหรียญสหรัฐฯ/kWh สำหรับแบตเตอรี่ EV แนวโน้มดังกล่าวยังคงดำเนินต่อไป โดยอาจจะแตะ 80-100 เหรียญสหรัฐฯ/กิโลวัตต์ชั่วโมง ภายในปี 2573 ในราคาดังกล่าว รถยนต์ไฟฟ้ามีต้นทุนที่เท่าเทียมกับรถยนต์ที่ใช้น้ำมันโดยไม่มีเงินอุดหนุน

การลดโคบอลต์เป็นจุดสนใจหลัก การทำเหมืองโคบอลต์มีข้อกังวลด้านสิทธิมนุษยชนและความเสี่ยงในห่วงโซ่อุปทาน แบตเตอรี่ NMC สมัยใหม่ใช้โคบอลต์น้อยกว่าสูตรรุ่นเก่า (NMC 811 มีนิกเกิล 80%, แมงกานีส 10%, โคบอลต์ 10% เทียบกับอัตราส่วน 1:1:1 รุ่นก่อนหน้า) แบตเตอรี่ LFP ไม่มีโคบอลต์เลย

ซิลิคอนแอโนดกำลังถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ในขณะนี้ Sila Nanotechnologies จัดหาวัสดุซิลิคอนแอโนดให้กับผู้ผลิตหลายราย Panasonic ประกาศแบตเตอรี่ซิลิคอนแอโนดสำหรับการผลิต Tesla ใช้ซิลิคอนบางส่วนในเซลล์ของพวกเขาแล้ว ซึ่งช่วยเพิ่มความจุได้ 10-20% โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงอะไรอีกเกี่ยวกับแบตเตอรี่

คำถาม "แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอะไรบ้าง" จะมีคำตอบที่ยาวนานกว่านี้ในห้าปี หมวดหมู่อื่นๆ ของผลิตภัณฑ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้า การใช้งานเพิ่มเติมที่ลิเธียมไอออนเข้ามาแทนที่เทคโนโลยีรุ่นเก่า เทคโนโลยีเติบโตอย่างรวดเร็วแต่ยังคงปรับปรุงอยู่

การทำความเข้าใจว่าอุปกรณ์ใดที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมมีความสำคัญมากขึ้นเมื่อเราสะสมอุปกรณ์เหล่านี้มากขึ้น ปัจจุบันครัวเรือนส่วนใหญ่มีอุปกรณ์แบบชาร์จไฟได้ประมาณ 20-50 เครื่อง การรู้ว่าคุณมีอะไรบ้าง จะบำรุงรักษาอย่างไร และเมื่อใดที่ควรเปลี่ยน จะทำให้การลงทุนเหล่านั้นมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและมีประสิทธิภาพดีขึ้น