แผ่นท่อ: แบตเตอรี่ท่อสูงกับแบตเตอรี่แบบแบน
1. แบตเตอรี่แผ่นท่อคืออะไร
ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับแบตเตอรี่
แหล่งพลังงานเคมีไฟฟ้ามีหลายประเภท (เรียกอีกอย่างว่าเซลล์กัลวานิก เซลล์โวลตาอิก หรือแบตเตอรี่) แบตเตอรี่ถูกกำหนดให้เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าเคมีที่แปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าและในทางกลับกัน เรื่องของแบตเตอรี่อยู่ภายใต้ เคมีไฟฟ้า ซึ่งนิยามง่ายๆ ว่าเป็นเรื่องที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานเคมีและพลังงานไฟฟ้า ในบทความนี้เราจะพูดถึงรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแผ่นท่อและแผ่นกึ่งท่อ
เซลล์เหล่านี้ผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยปฏิกิริยาการเกิดออกซิเดชัน-รีดักชันที่เกิดขึ้นเอง (ปฏิกิริยารีดอกซ์) ที่เกี่ยวข้องกับสารเคมีในอิเล็กโทรดขั้วบวก ขั้วลบ และอิเล็กโทรไลต์ ที่เกิดขึ้นในแต่ละอิเล็กโทรด เรียกว่า ครึ่งเซลล์ พลังงานเคมีในสารออกฤทธิ์ที่แปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า อิเล็กตรอนที่ผลิตในปฏิกิริยารีดักชันจะผ่านวงจรภายนอกที่เชื่อมต่อครึ่งเซลล์ทั้งสอง ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ปฏิกิริยาออกซิเดชันเกิดขึ้นโดยการปล่อยอิเล็กตรอนจากวัสดุแอโนด (ส่วนใหญ่เป็นโลหะ) และปฏิกิริยารีดักชันเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนไปถึงแคโทด (ส่วนใหญ่เป็นออกไซด์ คลอไรด์ ออกซิเจน ฯลฯ) ผ่านวงจรภายนอก วงจรเสร็จสมบูรณ์ผ่านอิเล็กโทรไลต์
ระบบแบตเตอรี่ตะกั่วกรด:
เมื่อวงจรภายนอกปิด อิเล็กตรอนจะเริ่มเดินทางจากขั้วลบอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาที่แปลง (ออกซิไดซ์ด้วยไฟฟ้าเคมี) ตะกั่ว (Pb) เป็นไอออนของตะกั่วแบบไดวาเลนต์ (Pb2+) (ไอออนหลังทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของซัลเฟตเพื่อสร้างตะกั่วซัลเฟต (PbSO4) ภายในเซลล์) อิเล็กตรอนเหล่านี้เดินทางผ่านวงจรภายนอกและไปถึงแผ่นขั้วบวกซึ่งจะเปลี่ยนตะกั่วไดออกไซด์เป็นตะกั่วซัลเฟต กล่าวคือ ตะกั่วไดออกไซด์จะถูกลดทางไฟฟ้าเคมีเป็นตะกั่วซัลเฟตอันเป็นผลมาจากไอออน Pb4+ ถูกแปลงเป็นไอออน Pb2+ ใน PbSO4
เทคโนโลยีแบตเตอรี่แผ่นท่อ
ปฏิกิริยาโดยรวมของเซลล์เขียนเป็น:
PbO2 + Pb + 2PbSO4 ชาร์จ ↔ คายประจุ 2PbSO4 + 2H2O
เราจะเห็นได้ว่าความจุของตะกั่ว (Pb ° ) เพิ่มขึ้นเป็น Pb 2+ , โดยการปล่อยอิเลคตรอน 2 ตัวระหว่างการคายประจุ ความจุที่เพิ่มขึ้นนี้เรียกว่าการเกิดออกซิเดชันในคำศัพท์ทางไฟฟ้าเคมี
ในอีกทางหนึ่ง ความจุของตะกั่วในตะกั่วไดออกไซด์ (Pb มีวาเลนซี 4 ตัวในตะกั่วไดออกไซด์) จะลดลงเหลือ 2 +
โดยการดูดซับอิเล็กตรอนสองตัวที่มาจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน การลดลงของความจุนี้เรียกว่าการลดลงในแง่ไฟฟ้าเคมี
เงื่อนไขเหล่านี้สามารถอธิบายได้ด้วยการเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าแต่ละขั้วของเซลล์ระหว่างการคายประจุ ศักย์ (แรงดัน) ของอิเล็กโทรดตะกั่ว (แอโนดในระหว่างการคายประจุ) จะเพิ่มขึ้นโดยการย้ายไปยังค่าบวกที่มากขึ้นในระหว่างการคายประจุ ค่าศักย์ที่เพิ่มขึ้นนี้เรียกว่าออกซิเดชัน ดังนั้นศักย์ไฟฟ้าลบของตะกั่วในเซลล์กรดตะกั่วจะเปลี่ยนจากประมาณ -0.35 เป็นประมาณ -0.20 โวลต์ นี่คือการเพิ่มศักยภาพ ดังนั้นปฏิกิริยานี้จึงเรียกว่าขั้วบวกในธรรมชาติ
ในทางตรงกันข้าม ศักยภาพของอิเล็กโทรดตะกั่วไดออกไซด์ (แคโทดในระหว่างการคายประจุ) จะลดลงโดยการเคลื่อนไปทางด้านลบ กล่าวคือ ค่าจะลดลงและลดลงเมื่อปล่อยประจุออกไป ศักย์ไฟฟ้าบวกของตะกั่วไดออกไซด์ในเซลล์ตะกั่วกรดเปลี่ยนจากประมาณ 1.69 เป็นประมาณ 1.5 โวลต์ นี่คือศักยภาพที่ลดลง ดังนั้นปฏิกิริยานี้จึงเรียกว่า cathodic ในธรรมชาติ และเรากล่าวว่าการลดลงเกิดขึ้นบนจานบวกระหว่างการคายประจุ
การลดลงของแรงดันไฟฟ้าทำงานในระหว่างการคายประจุนี้เกิดขึ้นเนื่องจากสิ่งที่เรียกว่าโพลาไรซ์ ซึ่งเกิดจากการรวมกันของแรงดันไฟเกิน η และความต้านทานภายใน ซึ่งเกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดทั้งสอง พูดง่ายๆ คือ แรงดันไฟเกินคือความแตกต่างใน OCV และแรงดันไฟที่ใช้งาน
ดังนั้น ในระหว่างการปล่อย E disc = EOCV – ηPOS – ηNEG – IR
แต่สำหรับปฏิกิริยาการชาร์จ E Ch = EOCV + ηPOS + ηNEG + IR
IR หมายถึงความต้านทานภายในที่นำเสนอโดยวัสดุภายในเซลล์ เช่น อิเล็กโทรไลต์ วัสดุที่ใช้งาน เป็นต้น IR ขึ้นอยู่กับการออกแบบของเซลล์ กล่าวคือ ตัวคั่นที่ใช้ ระยะห่างระหว่างเพลต พารามิเตอร์ภายในของวัสดุออกฤทธิ์ (ขนาดอนุภาค พื้นที่ผิว ความพรุน ฯลฯ) อุณหภูมิและปริมาณ PbSO4 ในวัสดุออกฤทธิ์ สามารถแสดงเป็นผลรวมของความต้านทานหลายตัวที่นำเสนอโดยตะกั่วบนสุด มวลสารออกฤทธิ์และชั้นการกัดกร่อน อิเล็กโทรไลต์ ตัวคั่น และโพลาไรเซชันของวัสดุออกฤทธิ์
ปัจจัยสามประการแรกได้รับผลกระทบจากการออกแบบเซลล์ ไม่มีข้อความทั่วไปเกี่ยวกับค่าโพลาไรซ์ แต่โดยปกติแล้วจะมีขนาดเท่ากันกับความต้านทานเริ่มต้นที่นำเสนอโดยลีดบน เพลตที่ยาวกว่าจะมี IR มากกว่า สามารถกำหนดได้จากความชันของส่วนเริ่มต้นของเส้นโค้งการคายประจุ สำหรับการออกแบบเดียวกัน เซลล์ที่มีความจุสูงกว่าจะมีความต้านทานภายในที่ต่ำกว่า ความต้านทานภายในของ VRLAB 12V/28Ah คือ 6 mΩ ในขณะที่ของแบตเตอรี่ความจุต่ำกว่า (12V/7Ah) คือ 20 ถึง 23 mΩ
ที่ค่า η ที่ต่ำมาก ความสัมพันธ์ระหว่าง η กับกระแส I จะอยู่ในรูปของกฎของโอห์ม และสมการที่อ้างถึงข้างต้นจะลดรูปลงเป็น
Edisch = EOCV – IR.
ECh = EOCV + IR
การสนทนาข้างต้นเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการปลดปล่อยเซลล์ตะกั่วกรด
ปรากฏการณ์ตรงข้ามเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาประจุของเซลล์ตะกั่วกรด
ในกรณีของแบตเตอรี่ปฐมภูมิ อิเล็กโทรดบวกมักจะเรียกว่าแคโทด ในขณะที่อิเล็กโทรดลบเรียกว่าแอโนด และสิ่งนี้ไม่คลุมเครือเนื่องจากเกิดขึ้นเพียงการคายประจุเท่านั้น
ดังนั้นอิเล็กโทรดตะกั่วซึ่งทำหน้าที่เป็นแอโนดจะมีพฤติกรรมเป็นแคโทดในระหว่างการชาร์จปฏิกิริยา และอิเล็กโทรดตะกั่วไดออกไซด์ซึ่งทำหน้าที่เป็นแคโทดขณะนี้มีลักษณะเป็นแอโนด เพื่อหลีกเลี่ยงความกำกวม เราใช้อิเล็กโทรดหรือเพลตบวกและลบในเซลล์ทุติยภูมิ
เพื่อแสดงให้เห็นวิธีการทำงานในทางปฏิบัติ รูปภาพต่อไปนี้แสดงเส้นโค้งสมมุติฐานสำหรับการคายประจุและการประจุของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด
จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงนั้นต่ำกว่าแรงดันไฟวงจรเปิด 2.05V และแรงดันประจุที่ใช้งานได้จริงอยู่เหนือค่านี้ ความเบี่ยงเบนจาก η คือการวัดอิทธิพลรวมกันของความต้านทานภายในของเซลล์และการสูญเสียโพลาไรซ์ เมื่อใดก็ตามที่กระแสคายประจุหรือประจุเพิ่มขึ้น ค่าของ η จะมากขึ้นตามสมการที่ให้ไว้ข้างต้น
รูปที่ 2 การเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟของเพลตและเซลล์ระหว่างการปล่อยประจุ ตัวอย่างที่ถ่ายคือ เซลล์กรดตะกั่ว
เพื่อสรุปปฏิกิริยา:
ตะกั่ว สารออกฤทธิ์เชิงลบ:
ระหว่างการปลด: Pb → Pb2+ + 2e-
ระหว่างการชาร์จ: Pb2+ → Pb (เช่น PbSO4 → Pb)
ตะกั่วไดออกไซด์ สารออกฤทธิ์ในเชิงบวก:
ระหว่างการปล่อย: Pb4+ → Pb2+ (PbO2 → PbSO4)
ระหว่างการชาร์จ: Pb2+ → PbO2 (เช่น PbSO4 → PbO2)
เนื่องจากวัสดุอิเล็กโทรดทั้งสองถูกแปลงเป็นตะกั่วซัลเฟต ปฏิกิริยานี้จึงได้รับชื่อ “ทฤษฎีซัลเฟตสองเท่า” โดย Gladstone and Tribe ในปี 1882
การจำแนกประเภทของแบตเตอรี่
ขึ้นอยู่กับลักษณะของปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์เหล่านี้ สามารถจำแนกได้เป็น
- แบตเตอรี่หลัก
- รอง (หรือแบตเตอรี่สำหรับจัดเก็บหรือตัวสะสม)
- เซลล์เชื้อเพลิง
ในตอนแรก จะเป็นการดีกว่าที่จะเข้าใจความแตกต่างระหว่างประเภทเหล่านี้ ในแบตเตอรี่ปฐมภูมิ ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีจะย้อนกลับไม่ได้ ในขณะที่เซลล์ทุติยภูมิเป็นที่รู้จักในเรื่องความสามารถในการย้อนกลับของปฏิกิริยา เซลล์เชื้อเพลิงยังเป็นเซลล์ปฐมภูมิด้วย แต่ความแตกต่างระหว่างเซลล์เชื้อเพลิงและเซลล์ปฐมภูมิก็คือสารตั้งต้นจะถูกเก็บไว้นอกภาชนะเซลล์ ในขณะที่เซลล์ปฐมภูมิจะมีสารตั้งต้นอยู่ภายในเซลล์
- ในเซลล์ปฐมภูมิ (เช่น เซลล์ซิลเวอร์ออกไซด์-สังกะสีที่ใช้ในนาฬิกาข้อมือ เซลล์ MnO2- Zn ที่ใช้สำหรับไฟฉายและรีโมทสำหรับยูนิต AC ทีวี ฯลฯ) อยู่ในหมวดหมู่นี้ ในเซลล์เหล่านี้ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้เฉพาะใน ทิศทางเดียวเราไม่สามารถย้อนกลับปฏิกิริยาโดยการส่งไฟฟ้าไปในทิศทางตรงกันข้าม
- ในทางตรงกันข้าม การเรียกรองเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าปฏิกิริยาที่ก่อให้เกิดพลังงานสามารถย้อนกลับได้ หลังจากการคายประจุ หากเราส่งกระแสตรงไปในทิศทางตรงกันข้าม สารตั้งต้นเดิมจะถูกสร้างขึ้นใหม่จากผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา ตัวอย่างสำหรับแบตเตอรี่ประเภทนี้ ได้แก่ แบตเตอรี่ตะกั่วกรด แบตเตอรี่ Li-ion แบตเตอรี่ Ni-Cd (ที่จริงแล้วคือแบตเตอรี่ NiOOH-Cd) แบตเตอรี่ Ni-Fe แบตเตอรี่ Ni-MH รวมถึงแบตเตอรี่สำรองทั่วไป
- ในการอธิบายแนวคิดการย้อนกลับได้อย่างละเอียดยิ่งขึ้น ตะกั่วไดออกไซด์ (PbO2) ในอิเล็กโทรดบวก (ปกติเรียกว่า “เพลต”) และตะกั่ว (Pb) ในเพลตลบของเซลล์ตะกั่ว-กรด จะถูกแปลงเป็นตะกั่วซัลเฟต (PbSO4) เมื่อทั้งคู่ วัสดุทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์ กรดซัลฟิวริกเจือจาง ระหว่างปฏิกิริยาการผลิตพลังงาน สิ่งนี้แสดงโดยนักไฟฟ้าเคมีดังนี้:
- PbO2 + Pb + 2PbSO4 ชาร์จ ↔ คายประจุ 2PbSO4 + 2H2O
- เซลล์เชื้อเพลิงก็เป็นเซลล์ปฐมภูมิเช่นกัน แต่สารตั้งต้นของมันถูกป้อนจากภายนอก อิเล็กโทรดของเซลล์เชื้อเพลิงนั้นเฉื่อยเนื่องจากไม่มีการบริโภคในระหว่างปฏิกิริยาของเซลล์ แต่เพียงช่วยในการนำไฟฟ้าและมีผลทางไฟฟ้า คุณสมบัติหลังทำให้เกิดการรีดิวซ์ด้วยไฟฟ้าหรืออิเล็กโทรออกซิเดชันของสารตั้งต้น (สารออกฤทธิ์)
- วัสดุแอกทีฟแอโนดที่ใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงมักจะเป็นเชื้อเพลิงที่เป็นก๊าซหรือของเหลว เช่น ไฮโดรเจน เมทานอล ไฮโดรคาร์บอน ก๊าซธรรมชาติ (วัสดุที่อุดมไปด้วยไฮโดรเจนเรียกว่าเชื้อเพลิง) ซึ่งป้อนเข้าด้านแอโนดของเซลล์เชื้อเพลิง เนื่องจากวัสดุเหล่านี้เหมือนกับเชื้อเพลิงทั่วไปที่ใช้ในเครื่องยนต์ให้ความร้อน คำว่า “เซลล์เชื้อเพลิง” ได้สร้างตัวเองขึ้นเพื่ออธิบายเซลล์ประเภทดังกล่าว ออกซิเจนซึ่งส่วนใหญ่มักจะอยู่ในอากาศเป็นตัวออกซิไดซ์ที่เด่นและถูกป้อนเข้าสู่แคโทด
เซลล์เชื้อเพลิง
ตามทฤษฎีแล้ว เซลล์เชื้อเพลิง H2/O2 เซลล์เดียวสามารถผลิตได้ 1.23 V ที่สภาวะแวดล้อม
ปฏิกิริยาคือ: H2 + ½ O2 → H2O หรือ 2H2 + O2 → 2H2O E° = 1.23 V
อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ เซลล์เชื้อเพลิงจะสร้างเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าที่มีประโยชน์ซึ่งอยู่ห่างจากแรงดันไฟฟ้าตามทฤษฎีที่ 1.23 V มาก และด้วยเหตุนี้ เซลล์เชื้อเพลิงโดยทั่วไปจะทำงานระหว่าง 0.5 ถึง 0.9 V การสูญเสียหรือการลดแรงดันไฟฟ้าจากค่าตามทฤษฎีจะเรียกว่า ”โพลาไรซ์” คำศัพท์และปรากฏการณ์ใดที่ใช้ได้กับแบตเตอรี่ทุกก้อนในขอบเขตที่แตกต่างกัน
แบตเตอรี่กรดตะกั่ว
ในการผลิตแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ใช้อิเล็กโทรดบวก (หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า “เพลต”) ที่หลากหลาย:
พวกเขาคือ:
ก. แผ่นเรียบหรือแผ่นกริดหรือแผ่นแบบวางหรือแบบขัดแตะหรือแผ่น Fauré (ความหนา 1.3 ถึง 4.0 มม.)
ข. แผ่นท่อ (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน ~ 4.9 ถึง 7.5 มม.)
ค. จานแพลนเต้ (6 ถึง 10 มม.)
ง. แผ่นทรงกรวย
อี แผ่นเยลลี่โรล (0.6 ถึง 0.9 มม.)
ฉ แผ่นสองขั้ว
- ในจำนวนนี้ประเภทแผ่นเรียบที่กล่าวถึงครั้งแรกนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด แม้ว่าจะสามารถจ่ายกระแสน้ำหนักได้ในระยะเวลาอันสั้น (เช่น การสตาร์ทรถยนต์หรือชุด DG) แต่ก็มีอายุการใช้งานที่สั้นลง ที่นี่ ตัวเก็บกระแสไฟฟ้ารูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าแบบขัดแตะถูกเติมด้วยส่วนผสมของตะกั่ว-ออกไซด์ น้ำ และกรดซัลฟิวริก ตากให้แห้งและขึ้นรูปอย่างระมัดระวัง ทั้งแผ่นบวกและแผ่นลบทำในลักษณะเดียวกัน ยกเว้นความแตกต่างของสารเติมแต่ง ด้วยขนาดที่บาง แบตเตอรี่ที่ทำจากเพลตดังกล่าวจึงสามารถจ่ายกระแสไฟที่สูงมากซึ่งจำเป็นสำหรับการสตาร์ทรถยนต์ อายุขัยคือ 4 ถึง 5 ปีในแอปพลิเคชันดังกล่าว ก่อนการจัดเรียงเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสสลับจะมีอายุสั้นลง
- เพลทแบบท่อ: เพลทชนิดต่อไปที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือเพลทแบบท่อซึ่งมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า แต่ไม่สามารถจ่ายกระแสไฟได้เช่นเดียวกับในแบตเตอรี่ชนิดเพลทแบบแบน เราพูดถึงรายละเอียดเกี่ยวกับแผ่นท่อด้านล่าง
- สำหรับอายุการใช้งานที่ยาวนานโดยมีข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือที่เข้มงวดที่สุดในสถานที่ต่างๆ เช่น โรงไฟฟ้าและจุดแลกเปลี่ยนโทรศัพท์ ประเภทของเซลล์ตะกั่ว-กรดที่ต้องการคือประเภท Planté วัสดุเริ่มต้นสำหรับเพลทแบบท่อนั้นมีการหล่อหนาประมาณ 6-10 มม. ของแผ่นตะกั่วที่มีความบริสุทธิ์สูงพร้อมการเคลือบแนวตั้งบางๆ จำนวนมาก พื้นที่ผิวพื้นฐานของแผ่นท่อเพิ่มขึ้นอย่างมากโดยโครงสร้างแผ่นลามิเนต ซึ่งส่งผลให้พื้นที่ผิวมีประสิทธิผลซึ่งมากกว่าพื้นที่เรขาคณิต 12 เท่า
- เพลททรงกรวยเป็นกริดตะกั่วบริสุทธิ์รูปทรงกลมแบบขัดแตะ (ครอบแก้วที่มุม 10°) แผ่นเพลตที่เรียงซ้อนกันในแนวนอนเหนืออีกด้านหนึ่ง และทำจากตะกั่วบริสุทธิ์ ได้รับการพัฒนาโดย Bell Telephone Laboratories ประเทศสหรัฐอเมริกา
- แผ่นเยลลี่โรลเป็นเพลทกริดแบบต่อเนื่องบางซึ่งทำจากโลหะผสมดีบุกตะกั่วต่ำที่มีความหนา 0.6 ถึง 0.9 มม. ซึ่งอำนวยความสะดวกในอัตราที่สูง แผ่นเปลือกโลกถูกแปะด้วยตะกั่วออกไซด์ คั่นด้วยแผ่นแก้วดูดซับ และพันเป็นเกลียวเพื่อสร้างองค์ประกอบพื้นฐานของเซลล์
- เพลตไบโพลาร์: เพลตเหล่านี้มีแผ่นนำสื่อกลางที่ทำจากโลหะหรือพอลิเมอร์นำไฟฟ้า และมีวัสดุแอกทีฟเชิงบวกอยู่ด้านหนึ่งและมีวัสดุเชิงลบอยู่อีกด้านหนึ่ง เพลตดังกล่าวถูกวางซ้อนกันในลักษณะที่วัสดุแอคทีฟที่มีขั้วตรงข้ามหันเข้าหากันโดยมีตัวคั่นอยู่ระหว่างกัน เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ
- ที่นี่ไม่มีการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ที่แยกจากกันซึ่งจะช่วยลดความต้านทานภายใน อาจสังเกตได้ว่าเพลตสุดขั้วในแบตเตอรี่แบบไบโพลาร์มักจะเป็นแบบโมโนโพลาร์เสมอ ไม่ว่าจะเป็นขั้วบวกหรือขั้วลบ
2. ความแตกต่าง - แบตเตอรี่แบบท่อกับแบตเตอรี่แบบแบน
แบตเตอรี่แบบจานแบน มีไว้สำหรับการจ่ายกระแสไฟสูงในระยะเวลาอันสั้น เช่นเดียวกับในรถยนต์และแบตเตอรี่สตาร์ท DG ที่ตั้งไว้ โดยปกติแล้วจะมีอายุการใช้งาน 4 ถึง 5 ปี และการสิ้นสุดอายุการใช้งานส่วนใหญ่เกิดจากการกัดกร่อนของกริดที่เป็นบวก ส่งผลให้สูญเสียการติดต่อระหว่างกริดกับวัสดุที่ใช้งานและการหลุดร่วงที่ตามมา
แบตเตอรีแบบท่อหรือแบตเตอรีแบบไหนดีกว่ากัน?
แผ่นเพลทแบบท่อมีความทนทาน และมีอายุการใช้งานประมาณ 10 ถึง 15 ปีในการทำงานแบบลอยตัว พวกเขายังเหมาะสำหรับหน้าที่เป็นวัฏจักรและมีอายุการใช้งานยาวนานที่สุด วัสดุแอคทีฟจะอยู่ในช่องว่างรูปวงแหวนระหว่างกระดูกสันหลังกับตัวยึดออกไซด์ สิ่งนี้จำกัดความเครียดเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของปริมาตรที่เกิดขึ้นเมื่อเซลล์ถูกหมุนเวียน
จุดจบของชีวิตเกิดขึ้นอีกครั้งเนื่องจากการกัดกร่อนของเงี่ยงและการสูญเสียการติดต่อระหว่างเงี่ยงกับวัสดุที่ออกฤทธิ์ อย่างไรก็ตาม พื้นที่สัมผัสระหว่างกระดูกสันหลังและมวลที่ใช้งานจะลดลงในโครงสร้างดังกล่าว และด้วยเหตุนี้ภายใต้ท่อระบายน้ำที่มีกระแสไฟไหลแรง ความหนาแน่นกระแสไฟที่สูงขึ้นส่งผลให้เกิดความร้อนในท้องถิ่นซึ่งนำไปสู่การแตกของท่อและรอยแตกในชั้นการกัดกร่อน
เซลล์เพลทของ Planté มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุด แต่ความจุนั้นต่ำเมื่อเทียบกับชนิดอื่นๆ แต่เซลล์เหล่านี้มีความน่าเชื่อถือสูงสุดและอายุการลอยตัวยาวนานที่สุด ค่าใช้จ่ายของพวกมันก็สูงขึ้นเช่นกัน แต่ถ้าประมาณการตลอดอายุการใช้งาน จริง ๆ แล้วถูกกว่าเมื่อเทียบกับเซลล์แบบอยู่กับที่อื่นๆ เหตุผลของอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นคือพื้นผิวแผ่นที่เป็นบวกนั้นถูกสร้างขึ้นใหม่อย่างต่อเนื่องโดยแทบไม่สูญเสียกำลังการผลิตตลอดอายุการใช้งาน
เซลล์เพลทรูปกรวยได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษโดย Lucent Technologies (ชื่อเดิมคือ AT&T Bell Laboratories) โดยมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 30 ปี ข้อมูลการกัดกร่อน 23 ปีล่าสุดคาดการณ์อายุการใช้งาน 68 ถึง 69 ปีสำหรับแบตเตอรี่ดังกล่าว
การออกแบบม้วนเยลลี่ช่วยให้การผลิตเป็นจำนวนมากเนื่องจากมีลักษณะทางกลและทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม โครงสร้างแบบม้วนเยลลี่ (อิเล็กโทรดที่มีแผลเป็นเกลียว) ในภาชนะทรงกระบอกสามารถรักษาแรงดันภายในให้สูงขึ้นได้โดยไม่เสียรูป และสามารถออกแบบให้มีแรงดันปล่อยที่สูงขึ้น
กว่าเซลล์ปริซึม ทั้งนี้เนื่องมาจากภาชนะโลหะด้านนอกที่ใช้เพื่อป้องกันการเสียรูปของกล่องพลาสติกที่อุณหภูมิสูงขึ้นและแรงดันภายในเซลล์ ช่วงของแรงดันการระบายอากาศอาจสูงถึง 170 kPa ถึง 275 kPa (25 ถึง 40 psi » 1.7 ถึง 2.75 bar) สำหรับเซลล์ที่หุ้มด้วยโลหะและมีการพันเป็นเกลียวตั้งแต่ 7 kPa ถึง 14 kPa (1 ถึง 2 psi » 0.07 ถึง 0.14 บาร์ ) สำหรับแบตเตอรี่แท่งปริซึมขนาดใหญ่
แบตเตอรี่แผ่นสองขั้ว
ในการออกแบบแผ่นไบโพลาร์ จะมีวัสดุที่นำไฟฟ้าจากส่วนกลาง (ไม่ว่าจะเป็นแผ่นโลหะหรือแผ่นโพลีเมอร์นำไฟฟ้า) ที่ด้านหนึ่งเป็นวัสดุแอกทีฟเชิงบวกและอีกด้านหนึ่งเป็นวัสดุแอคทีฟเชิงลบ ที่นี่ไม่มีการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ที่แยกจากกันซึ่งจะช่วยลดความต้านทานภายใน เป็นที่น่าสังเกตว่าเพลตสุดขั้วในเซลล์ปลายขั้วแบบไบโพลาร์นั้นเป็นชนิดโมโนโพลาร์เสมอ ไม่ว่าจะเป็นขั้วบวกหรือขั้วลบ
แบตเตอรี่เหล่านี้มี
- พลังงานจำเพาะที่สูงขึ้นและความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น (เช่น ปริมาณน้อยลง 40% หรือขนาดแบตเตอรี่ตะกั่วกรด 60% ปกติ 60% น้ำหนักน้อยลง 30% หรือมวลของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดทั่วไป 70%
- วงจรชีวิตเป็นสองเท่า
- ต้องใช้ตะกั่วเพียงครึ่งหนึ่งและวัสดุอื่นๆ ก็ลดลงเช่นกัน
3. ทำไมแบตเตอรี่หลอด?
แบตเตอรีแบบแผ่นท่อส่วนใหญ่จะใช้เมื่อต้องการอายุการใช้งานที่ยาวนานและมีความจุสูงกว่า ส่วนใหญ่จะใช้ในการใช้งานสแตนด์บายในการแลกเปลี่ยนทางโทรศัพท์และโรงงานขนาดใหญ่สำหรับรถบรรทุกขนถ่ายวัสดุ รถแทรกเตอร์ รถขุด และรถกอล์ฟในระดับหนึ่ง
ปัจจุบันนี้แบตเตอรี่เหล่านี้มีอยู่ทั่วไปในทุกครัวเรือนสำหรับการใช้งานอินเวอร์เตอร์-UPS
เพลตชนิดสูงพิเศษ (สูงถึง 1 เมตรขึ้นไป) ใช้ในแบตเตอรี่ใต้น้ำเพื่อให้พลังงานเมื่อเรือดำน้ำจมอยู่ใต้น้ำ มันให้พลังเงียบ ความจุแตกต่างกันไปตั้งแต่ 5,000 ถึง 22,000 Ah เซลล์ใต้น้ำมีปั๊มลมแทรกเข้าไปเพื่อทำให้การแบ่งชั้นกรดของอิเล็กโทรไลต์เป็นโมฆะสำหรับเซลล์สูง 1 ถึง 1.4 ม.
แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่ควบคุมด้วยวาล์วแผ่นอิเล็กโทรไลต์แบบเจลมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบพลังงานที่ไม่หมุนเวียน เช่น การใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์
แบตเตอรี่ EV แบบแผ่นบางสำหรับรถตู้และรถโดยสารพบการใช้งานในด้าน EV และสามารถส่งมอบได้ 800 ถึง 1500 รอบขึ้นอยู่กับความหนาของกระดูกสันหลังและพลังงานจำเพาะ
ตารางต่อไปนี้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความหนาของกระดูกสันหลัง ระยะพิทช์ของจาน ความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ พลังงานจำเพาะ และจำนวนรอบชีวิต
| เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ มม. --> | 7.5 | 6.1 | 4.9 |
|---|---|---|---|
| ความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ (กก./ลิตร) | 1.280 | 1.300 | 1.320 |
| จำนวนหนาม | 19 | 24 | 30 |
| ระยะห่างจานท่อ | 15.9 | 13.5 | 11.4 |
| ความหนาของกระดูกสันหลัง | 3.2 | 2.3 | 1.85 |
| พลังงานจำเพาะ (Wh ต่อกิโลกรัม) ที่อัตรา 5 ชั่วโมง | 28 | 36 | 40 |
| วงจรชีวิต | 1500 | 1000 | 800 |
ข้อมูลอ้างอิง: KD Merz, J. Power Sources, 73 (1998) 146-151
4. วิธีทำแผ่นแบตเตอรี่แบบท่อ?
ถุงท่อ
เพลตแบบท่อยุคแรกสร้างด้วยวงแหวนแต่ละวงโดย Phillipart และด้วยถุงแบบท่อโดย Woodward ได้รับการรายงานในปี ค.ศ. 1890-1900 และการใช้ท่อยางแบบฉากเจาะรู (Exide Ironclad) ได้รับการพัฒนาโดย Smith ในปี 1910
การประกอบท่อแต่ละท่อเข้ากับสันหลังได้รับการฝึกฝนมาก่อนหน้านี้ และนี่เป็นการดำเนินการที่ช้ากว่าการใส่กริดแบบสมบูรณ์ลงในการออกแบบแบบหลายท่อ นอกจากนี้ การยึดติดทางกายภาพระหว่างหลอดแต่ละหลอดของหลอดหลายหลอดยังให้ความแข็งแกร่งยิ่งขึ้นในระหว่างการทำงานของหน่วยการบรรจุ การโค้งงอของกระดูกสันหลังเนื่องจากการเคลื่อนไหวด้านข้างถูกกำจัด นี่คือเหตุผลที่ผู้ผลิตแบตเตอรี่ต้องการใช้ ถุงมือแบบหลายท่อของ PT Bags
การเตรียมหลอด ทุกวันนี้ หลายหลอดหรือถุง PT (ถุงมือ) ผลิตจากแก้วหรือเส้นใยอินทรีย์ที่ทนต่อสารเคมี (โพลีเอสเตอร์ โพลิโพรพิลีน โคโพลีเมอร์อะคริโลไนไตรล์ ฯลฯ) โดยวิธีการทอ ถักเปีย หรือหลอม
ในยุคแรกๆ ของการผลิตท่อแบบหลายท่อ มีการใช้ผ้าทอแนวนอนในเส้นด้ายโคพอลิเมอร์ของไวนิลคลอไรด์และไวนิลอะซิเตท ผ้าสองชั้นถูกส่งผ่านด้านใดด้านหนึ่งของแถวของตัวขึ้นรูปทรงกระบอก (แมนเดรล) และรอยต่อระหว่างตัวพิมพ์ที่อยู่ติดกันนั้นถูกเชื่อมด้วยความร้อน
แต่ไวนิลอะซิเตทเสื่อมสภาพเพื่อปล่อยกรดอะซิติก ซึ่งส่งผลให้กระดูกสันหลังสึกกร่อนและแบตเตอรี่ขัดข้องก่อนเวลาอันควร นอกจากนี้ ยังต้องควบคุมและวัดขนาดการปิดผนึกด้วยความร้อน หากแรงกดปิดผนึกเกินขีดจำกัด ตะเข็บจะอ่อนและในไม่ช้าชั้นก็แยกจากกันในการให้บริการ ในทางตรงกันข้าม หากแรงกดในการปิดผนึกหนักเกินไป การปิดผนึกนั้นดี แต่รอยต่อจริงนั้นบางและในไม่ช้าก็แยกออกจากกันในการใช้งาน
แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่ก่อให้เกิดปัญหาร้ายแรงในการบริการ แต่ก็มีแนวโน้มที่รอยต่อจะแยกออกจากกันระหว่างการใช้งานครั้งแรกของการจัดการและการเติม และจุดศูนย์กลางของแผ่นท่อมีแนวโน้มที่จะโค้งงอ ซึ่งสร้างปัญหาในการทำงานของหน่วยต่อไปนี้ เช่น บางครั้งมีปัญหาในการใส่เพลตลงในภาชนะเซลล์เนื่องจากเพลตขนาดใหญ่
ได้พยายามใช้วิธีการต่างๆ แทนการปิดผนึกด้วยความร้อน เช่น เทคนิคการทอแบบคอมโพสิต ซึ่งหลอดถูกทอในการดำเนินการครั้งเดียวโดยใช้เส้นใยที่ตัดกันระหว่างท่อเพื่อสร้างรอยต่อหนึ่งส่วน โมเด็มหลายหลอดใช้การปิดผนึกด้วยความร้อนหรือเย็บด้วยเส้นใยโพลีเอสเตอร์ที่ทอเป็นผ้าหรือผ้าโพลีเอสเตอร์นอนวูฟเวน
ความน่าดึงดูดใจของผ้านอนวูฟเวนอยู่ที่ความจริงที่ว่าต้นทุนการผลิตต่ำลงเนื่องจากต้นทุนวัสดุพื้นฐานที่ต่ำกว่าผ่านการกำจัดกระบวนการทอ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้แรงระเบิดในระดับเดียวกัน ท่อนอนวูฟเวนจะต้องมีความหนามากกว่าท่อแบบทอ ซึ่งจะช่วยลดทั้งปริมาณการทำงานของอิเล็กโทรไลต์ (เนื่องจากวัสดุท่อนอนวูฟเวนที่มีปริมาตรมากขึ้น) ปริมาตรของสารออกฤทธิ์ภายในหลอดก็ลดลงเช่นกัน ซึ่งในทางกลับกัน จะทำให้ความจุของเซลล์ลดลงเล็กน้อย
แผ่นท่อที่ดีเยี่ยมสามารถทำได้ด้วยท่อเดี่ยวหรือหลายท่อที่มีให้
เส้นด้ายที่ใช้ทำหลอดเป็นเส้นด้ายที่ไม่เสื่อมสภาพในทันที ทั้งใยแก้วและเส้นใยโพลีเอสเตอร์สูตรพิเศษตรงตามข้อกำหนดนี้
แบตเตอรี่แบบแผ่นท่อเป็นแบบอยู่กับที่ในการใช้งานหรือแบบม้วน โดยปกติแล้วจะชาร์จแบบลอยตัวที่แรงดันไฟฟ้า 2.2 ถึง 2.30 โวลต์ต่อเซลล์ ขึ้นอยู่กับความถ่วงจำเพาะของอิเล็กโทรไลต์ ตัวอย่าง ได้แก่ แบตเตอรี่อินเวอร์เตอร์/UPS ทั่วไป แบตเตอรี่โทรศัพท์ และเซลล์ไฟสำหรับรถไฟและเครื่องปรับอากาศ (เซลล์ TL & AC)
เครื่องบรรจุแผ่นท่อ
ในเพลทแบบท่อ ชุดของหนามที่มีความหนาที่เหมาะสมซึ่งหล่อจากโลหะผสมตะกั่วนั้นเชื่อมต่อกับแถบบัสด้านบน ไม่ว่าจะด้วยตนเองหรือใช้เครื่องหล่อแบบแรงดัน หนามจะถูกสอดเข้าไปในถุงแบบท่อ และช่องว่างระหว่างหนามกับถุง PT (หรือที่เรียกว่าตัวยึดออกไซด์) จะเต็มไปด้วยออกไซด์แห้งหรือทิกโซทรอปิกเปียก หนามจะถูกเก็บไว้ที่ตำแหน่งกึ่งกลางโดยส่วนที่ยื่นออกมาเหมือนดาวซึ่งมีอยู่ในเงี่ยง ถุง PT ทำมาจากเส้นใยโพลีเอสเตอร์ทอหรือสักหลาดอย่างสม่ำเสมอ เพลตแบบท่อที่เตรียมไว้จะถูกดอง บ่ม/ทำให้แห้ง และขึ้นรูปในถังหรือทำเป็นโถที่มีความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ที่เหมาะสม
สารเติมแต่งออกไซด์สามารถมีองค์ประกอบใดๆ ก็ได้: มีเพียงออกไซด์สีเทา ออกไซด์สีเทา และตะกั่วสีแดง (เรียกอีกอย่างว่า “มีเนียม”) ในสัดส่วนที่แตกต่างกัน
ประโยชน์ของการมีตะกั่วสีแดงในส่วนผสมที่เป็นบวกคือ เวลาก่อตัวลดลงตามสัดส่วนกับเปอร์เซ็นต์ของตะกั่วแดงที่มันมีอยู่ เนื่องจากตะกั่วแดงมีตะกั่วไดออกไซด์ประมาณหนึ่งในสามอยู่แล้ว ส่วนที่เหลือเป็นตะกั่วมอนอกไซด์ นั่นคือตะกั่วสีแดง Pb3O4 = 2PbO + PbO2
อีกวิธีหนึ่งคือ สามารถประกอบเพลตแบบท่อที่เติมได้โดยตรง หลังจากกำจัดอนุภาคออกไซด์ที่เกาะติดกับท่อด้านนอกแล้ว เข้าไปในเซลล์และแบตเตอรี่และกลายเป็นขวดโหล
แผ่นลบจะทำตามปกติโดยปฏิบัติตามแนวทางการผลิตแผ่นเรียบ ตัวขยายจะเหมือนกัน แต่ปริมาณ “บลังฟิกซ์” นั้นมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับแปะในรถยนต์ แผ่นเปลือกโลกจะบ่มในเตาอบสำหรับบ่มประมาณ 2 ถึง 3 วันหลังจากผ่านอุโมงค์การทำให้แห้งซึ่งให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าหรือก๊าซเพื่อขจัดความชื้นที่ผิวเผิน เพื่อให้เพลตไม่ติดกันในระหว่างกระบวนการจัดการที่ตามมา
ความแตกต่างในการเติมความถ่วงจำเพาะเริ่มต้นของกรดสำหรับสีซีดที่ดองและไม่ดองนั้นเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าอดีตนั้นมีกรดมากกว่า ดังนั้นจึงเลือกแรงโน้มถ่วงจำเพาะที่ต่ำกว่าสำหรับแบตเตอรี่แบบแผ่นท่อดอง ซึ่งปกติแล้วจะต่ำกว่าประมาณ 20 จุด ความถ่วงจำเพาะขั้นสุดท้ายของอิเล็กโทรไลต์คือ 1.240 ± 0.010 ที่ 27°C
ยิ่งความถ่วงจำเพาะของอิเล็กโทรไลต์สูงขึ้นเท่าใด ความจุที่หาได้จากแบตเตอรี่เหล่านี้ก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แต่อายุการใช้งานจะได้รับผลกระทบในทางลบ
หรือแผ่นท่อสามารถทำเป็นถัง ทำให้แห้ง ประกอบ และชาร์จได้ตามปกติ
5. แผ่นท่อชนิดต่างๆ
ผู้ผลิตแบตเตอรี่ส่วนใหญ่ใช้ท่อทรงกระบอกสำหรับทำเพลตและแบตเตอรี่แบบท่อ แม้ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อจะเป็นเช่นนี้ และด้วยเหตุนี้ ของเงี่ยงอาจแตกต่างกันตั้งแต่ประมาณ 8 มม. ถึง 4.5 มม.
อย่างไรก็ตาม หลอดอาจเป็นวงรีหรือแบนหรือสี่เหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยมก็ได้ โครงสร้างพื้นฐานเหมือนกับแผ่นท่อทรงกระบอกของบรรพบุรุษ (ดังแสดงด้านบน)
7. ข้อดีของการใช้แผ่น Tubular
แผ่นโลหะมีลักษณะเป็นท่อมีอายุการใช้งานยาวนานเนื่องจากไม่มีวัสดุออกฤทธิ์ไหลออก วัสดุแอคทีฟถูกยึดโดยถุงแบบท่อ ดังนั้นจึงสามารถใช้ความหนาแน่นของการบรรจุที่ต่ำกว่าเพื่อเพิ่มสัมประสิทธิ์การใช้งานสูงสุด ความพรุนที่สูงขึ้นส่งผลให้สามารถช่วยในการใช้วัสดุที่ใช้งานมากขึ้นในกระบวนการผลิตพลังงาน กระดูกสันหลังที่หนาขึ้นก็จะยิ่งมีวงจรชีวิตที่สามารถรับได้จากแผ่นท่อดังกล่าว
จำนวนวงจรชีวิตอยู่ที่ใดก็ได้ระหว่าง 1,000 ถึง 2,000 รอบขึ้นอยู่กับความหนาของเพลต ยิ่งแผ่นท่อหนาเท่าไหร่ก็ยิ่งมีจำนวนรอบมากขึ้นเท่านั้น ว่ากันว่าเพลตแบบท่อสามารถให้จำนวนวงจรชีวิตได้เป็นสองเท่าเมื่อเปรียบเทียบกับเพลตแบบแบนที่มีความหนาเท่ากัน
8. อายุการใช้งานแบตเตอรี่ดีขึ้นโดยใช้แผ่น Tubular อย่างไร?
ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น อายุการใช้งานของแบตเตอรี่แบบแผ่นท่อจะสูงกว่าแบตเตอรี่แบบแผ่นเรียบ ประโยคต่อไปนี้อธิบายสาเหตุของอายุขัยที่ยาวนานขึ้นของแบตเตอรี่แบบแผ่นท่อ สิ่งสำคัญที่สุดคือ วัสดุแอคทีฟถูกยึดไว้อย่างแน่นหนาโดยท่อของตัวยึดออกไซด์ เพื่อป้องกันการไหลออกของวัสดุ ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลวของแบตเตอรี่ นอกจากนี้ ในช่วงเวลาหนึ่ง หนามจะได้รับการปกป้องด้วยตะกั่วไดออกไซด์ ซึ่งช่วยลดอัตราการกัดกร่อนของหนาม การกัดกร่อนเป็นเพียงการเปลี่ยนกระดูกสันหลังของโลหะผสมตะกั่วเป็นตะกั่วไดออกไซด์
ตะกั่วและตะกั่วอัลลอยด์ทางเทอร์โมไดนามิกส์จะไม่เสถียรภายใต้ศักย์ไฟฟ้าขั้วบวกมากกว่า 1.7 ถึง 2.0 โวลต์ และภายใต้บรรยากาศที่กัดกร่อนของกรดซัลฟิวริกมีแนวโน้มที่จะสึกกร่อนและแปลงเป็น PbO2
เมื่อใดก็ตามที่เซลล์มีประจุที่แรงดันไฟฟ้าที่อยู่ไกลจากแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (OCV) ที่ด้านที่สูงกว่า ออกซิเจนจะถูกวิวัฒนาการอันเป็นผลมาจากการแยกตัวของน้ำด้วยไฟฟ้าและออกซิเจนจะพัฒนาบนพื้นผิวของเพลตท่อบวกและมี เพื่อกระจายไปที่กระดูกสันหลังเพื่อกัดกร่อนมัน เนื่องจากมีชั้นหนาของวัสดุแอกทีฟเชิงบวก (PAM) รอบสัน ออกซิเจนจึงต้องเดินทางจากพื้นผิวเป็นระยะทางไกล ดังนั้นอัตราการกัดกร่อนจึงมีแนวโน้มลดลง ซึ่งช่วยยืดอายุเซลล์แผ่นท่อ
9. การใช้งานแบตเตอรี่แบบใดที่ควรใช้แผ่นแบตเตอรี่แบบท่อ
เพลตแบบท่อถูกนำไปใช้เป็นหลักสำหรับแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนานที่มีความจุสูง เช่น ในยานพาหนะขนส่งภายในโรงงานอุตสาหกรรม (รถยก รถยนต์ไฟฟ้า ฯลฯ) นอกจากนี้ยังใช้ใน แบตเตอรี่ OPzS สำหรับแอปพลิเคชันเก็บพลังงาน เช่น ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ซึ่งความจุของเซลล์อาจสูงถึง 11000 Ah และ 200 ถึง 500 kWh และสูงถึง 20 MWh
การใช้งานทั่วไปสำหรับ BESS มีไว้สำหรับการโกนสูงสุด การควบคุมความถี่ การสำรองการปั่น การปรับระดับโหลด กำลังไฟฉุกเฉิน ฯลฯ
ทุกวันนี้ ทุกครัวเรือนในบางประเทศมีแบตเตอรี่แบบแผ่นอย่างน้อยหนึ่งก้อนสำหรับการใช้งานอินเวอร์เตอร์-UPS ไม่ต้องพูดถึงสถานประกอบการค้าบางแห่ง เช่น ศูนย์สืบค้นข้อมูลที่ต้องการพลังงานอย่างต่อเนื่อง
เมื่อเร็วๆ นี้ แบตเตอรี่กรดตะกั่วแบบแผ่นเจลที่ควบคุมด้วยวาล์วแบบแผ่นเจลถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในระบบพลังงานที่ไม่หมุนเวียน เช่น การใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ ที่นี่ประเภทเจลเหมาะที่สุด
EVs ที่ต้องการ 800 รอบด้วยพลังงานเฉพาะ 40 Wh/kg สามารถใช้แบตเตอรี่ EV แบบท่อบางได้ดีที่สุด ช่วงความจุที่ใช้ได้คือ 200Ah ถึง 1000Ah ที่อัตรา 5 ชม.
10. คุณสมบัติทางเทคนิคที่สำคัญของแบตเตอรี่แบบแผ่นท่อ
คุณลักษณะทางเทคนิคที่สำคัญที่สุดของแบตเตอรี่แบบแผ่นท่อคือความสามารถในการรักษาวัสดุที่ใช้งานได้ตลอดอายุขัย โดยไม่ต้องมีกระบวนการไหลออกตามปกติ จึงเป็นการวางรากฐานสำหรับอายุการใช้งานที่ยาวนาน
แบตเตอรี่ที่ใช้เพลตดังกล่าวมีอายุการใช้งานยาวนานถึง 15-20 ปีในการใช้งานอยู่กับที่ภายใต้สภาวะการชาร์จแบบลอยตัว เช่น การแลกเปลี่ยนโทรศัพท์ การจัดเก็บพลังงาน สำหรับการทำงานแบบวนรอบ (เช่น แบตเตอรี่แบบลาก) แบตเตอรี่สามารถส่งได้ทุกที่ตั้งแต่ 800 ถึง 1500 รอบ ขึ้นอยู่กับเอาต์พุตพลังงานต่อรอบ ยิ่งพลังงานต่อรอบลดลงเท่าใด อายุการใช้งานก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
แผ่นเพลทแบบท่อเหมาะที่สุดสำหรับการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ในรุ่นควบคุมวาล์วอิเล็กโทรไลต์แบบเจล โดยไม่มีปัญหาการแบ่งชั้นในอิเล็กโทรไลต์ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเติมน้ำที่ผ่านการรับรองเป็นระยะๆ และเนื่องจากไม่มีก๊าซที่น่ารังเกียจเล็ดลอดออกมาจากเซลล์เหล่านี้ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์
11. บทสรุป
ในบรรดาแหล่งพลังงานเคมีไฟฟ้าที่ใช้ในปัจจุบัน แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมีจำนวนมากกว่าระบบอื่นๆ ที่พิจารณาเป็นรายบุคคล ในแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด แบตเตอรี่รถยนต์ที่มีอยู่อย่างแพร่หลายเป็นผู้นำทีม ถัดมาเป็นแบตเตอรี่อุตสาหกรรมแบบแผ่นท่อ แบตเตอรี่รถยนต์มีความจุตั้งแต่ 33 Ah ถึง 180 Ah ทั้งหมดอยู่ในคอนเทนเนอร์แบบโมโนบล็อค แต่อีกประเภทหนึ่งมีความจุตั้งแต่ 45 Ah ถึงหลายพัน Ah
แบตเตอรี่แบบแผ่นขนาดความจุขนาดเล็ก (สูงสุด 200 Ah) ถูกประกอบเป็นโมโนบล็อกและเซลล์ 2v ความจุขนาดใหญ่ในภาชนะเดียว และเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน แบตเตอรี่แผ่นแบบแผ่นความจุขนาดใหญ่ถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานแบบคงที่ในการแลกเปลี่ยนโทรศัพท์ สถานที่จัดเก็บพลังงาน เป็นต้น แบตเตอรี่แบบลาก มีการใช้งานหลายอย่าง เช่น รถบรรทุกขนถ่ายวัสดุ รถยก รถกอล์ฟ เป็นต้น
