เหตุใดเครื่องยนต์เรือไฟฟ้าจึงใช้พลังงานจากแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

มีแบตเตอรี่สองชนิดสำหรับ เครื่องยนต์เรือไฟฟ้าซึ่งได้แก่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดและแบตเตอรี่ลิเธียม มีคุณลักษณะเฉพาะจากมุมมองของความหนาแน่นของพลังงานโดยน้ำหนัก ความหนาแน่นของพลังงานเชิงปริมาตร อายุการใช้งาน ราคา การบังคับใช้ นโยบายระดับประเทศ ฯลฯ

ความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมในปัจจุบันโดยทั่วไปอยู่ที่ 200-260 wh/g กรดตะกั่วโดยทั่วไปอยู่ที่ 50-70 wh/g แบตเตอรี่ลิเธียมที่มีความหนาแน่นของพลังงานมีน้ำหนักมากกว่ากรดตะกั่ว 3-5 เท่า ความจุเท่ากัน น้ำหนักของแบตเตอรี่น้ำกรดเป็น 3-5 เท่าของแบตเตอรี่ลิเธียม ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมจึงมีข้อได้เปรียบอย่างแท้จริงในการลดน้ำหนักของอุปกรณ์เก็บพลังงาน ความจุปริมาตรความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมโดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ 1.5 เท่าของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ดังนั้นในกรณีที่มีความจุเท่ากัน แบตเตอรี่ลิเธียมจะมีขนาดเล็กกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดประมาณ 30% ในปัจจุบันระบบวัสดุที่นิยมมากขึ้นคือ ternary และ iron-lithium จำนวนรอบของแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานแบบไตรภาคมักจะมากกว่า 500 ครั้ง จำนวนรอบของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมากกว่า 600 เท่า และจำนวนรอบของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดมักจะอยู่ที่ 300-350 รอบเท่านั้น ดังนั้นอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมจึงประมาณ 1-2 เท่าของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

แต่จนถึงตอนนี้ แบตเตอรี่ตะกั่วกรดยังคงใช้ในเครื่องจักรขนาดใหญ่บางประเภท เช่น รถยนต์และเรือยางสำหรับตกปลา จากการสำรวจพบว่า 86% ของลูกค้าเลือกใช้แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด แบตเตอรี่ลิเธียมมีน้ำหนักเบา ขนาดเล็ก และมีวงจรชีวิตที่ยาวนาน แต่ทำไมคนยังใช้แบตเตอรี่ตะกั่วกรด?

1. การบังคับใช้ที่ดี

แบตเตอรี่กรดตะกั่วมีประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำและกระแสไฟฟ้าสูง เมื่อคายประจุที่อัตรา 10C ที่อุณหภูมิ -10 °C แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 10V สามารถคงอยู่ได้นานกว่า 90 วินาที เพียงพอที่จะรับมือกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงในพื้นที่ส่วนใหญ่ ในขณะที่ประสิทธิภาพการทำงานในอุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้นแย่กว่ามาก ประสิทธิภาพการระบายที่อุณหภูมิต่ำจะลดลงอย่างมาก และยากต่อการใช้งานจริงในพื้นที่อุณหภูมิต่ำ ประการที่สอง ลักษณะกระแสสูง กระแสทันทีมีขนาดค่อนข้างใหญ่เมื่อมอเตอร์เริ่มทำงาน และมอเตอร์กำลังสูงอาจสูงกว่า สำหรับวัสดุบวกและลบในปัจจุบันของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน กราไฟต์และลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ ทั้งสองไม่ได้อยู่ในวัสดุแอโนดพลังงานสูง ประสิทธิภาพลดลงอย่างมากที่พลังงานสูง ดังนั้น แบตเตอรี่ลิเธียมจึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ในขณะที่แบตเตอรี่กรดตะกั่วจะทำงานได้ดีกว่ามากในด้านนี้

2. ความปลอดภัยที่ดี

ความปลอดภัยของแบตเตอรี่กรดตะกั่วนั้นสูงมากในระบบแบตเตอรี่ปัจจุบัน

1) ประสิทธิภาพกระแสสูงหมายความว่าแบตเตอรี่ไม่เกิดอุบัติเหตุ

2) แม้ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ วัสดุบวกและลบเป็นสารประกอบตะกั่ว ของเหลวอิเล็กโทรลิซิสยังเป็นสารละลายกรดซัลฟิวริกอีกด้วย พวกมันไม่ติดไฟและสามารถทำให้ชิ้นส่วนโดยรอบไหม้ได้เท่านั้น วัสดุขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือกราไฟต์ และวัสดุคาร์บอนชนิดหนึ่งเป็นสารไวไฟ อิเล็กโทรไลต์เป็นตัวทำละลายเอสเทอร์และเกลือลิเธียม ตัวทำละลายเอสเทอร์ไม่เพียงแต่ไวไฟเท่านั้น แต่ยังระเหยง่ายอีกด้วย เมื่อความร้อนจำนวนมากถูกปล่อยออกมาหรือมีแนวโน้มที่จะถูกเผาไหม้หรือแม้แต่การระเบิดระหว่างการชน การชนกันเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เมื่อขับเรือ เมื่อผลที่ตามมาของการระเบิดนั้นเป็นไปไม่ได้

3) แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีแนวโน้มที่จะสร้างลิเธียมเดนไดรต์ในขั้วลบระหว่างการคายประจุกระแสสูง ทำให้เกิดการลัดวงจรภายในและการระเบิดของแบตเตอรี่ เป็นฉันทามติในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียม ในความเป็นจริงมีปัญหาอื่น ๆ อีกมากมาย ปัญหาใหญ่ประการหนึ่งคือความเสถียรของวัสดุอิเล็กโทรด ซึ่งเกิดจากสถานะประจุไฟฟ้าสูง (SOC) ในระยะยาวของแบตเตอรี่

3. ต้นทุนต่ำ

ค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดนั้นต่ำที่สุดอย่างไม่ต้องสงสัย ข้อกำหนดสำหรับวัสดุอิเล็กโทรด อิเล็กโทรไลต์ หรือสภาพแวดล้อมในการประกอบนั้นต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมาก ในกรณีที่ความจุเท่ากัน ราคาของแบตเตอรี่ลิเธียมจะสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดประมาณ 3-5 เท่า เงินที่ใช้ซื้อแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถซื้อแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดได้ 3-5 ก้อน แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมจะใช้งานได้ยาวนาน แต่ก็ยังห่างไกลจากการตอบสนองความต้องการของลูกค้า

4. การรีไซเคิลสูง

ผู้คนกล่าวว่าแบตเตอรี่กรดตะกั่วสร้างมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อันที่จริง นี่เป็นความเข้าใจผิดครั้งใหญ่ ในปัจจุบัน ส่วนที่ดีที่สุดของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือกลไกการรีไซเคิล ปัจจุบันแบตเตอรี่กรดตะกั่วถูกนำมาใช้ในด้านของเครื่องยนต์และอุปกรณ์จ่ายไฟสำหรับสตาร์ทอัพ พื้นที่ทั้งสองนี้มีเป้าหมายสูง กล่าวคือ ผู้ใช้กลับไปที่ร้านค้าพิเศษเพื่อเปลี่ยนแบตเตอรี่เมื่อเปลี่ยนแบตเตอรี่ ทำไม คุณสามารถนำแบตเตอรี่เก่ามาแลกเป็นเงินและซื้อแบตเตอรี่ใหม่ได้! แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีโลหะหนักน้อยกว่า เฉพาะวัสดุขั้วบวกเท่านั้นที่มีโลหะโคบอลต์ แต่มีปริมาณผู้ใช้จำนวนมากในโลก ในระยะยาว สิ่งนี้ยังคงเป็นปัญหา แต่ไม่มีกลไกใดที่ให้ความสนใจกับปัญหานี้ ไม่มีกลไกการรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียม

โดยสรุปแล้ว แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมจะมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และมีอายุการใช้งานยาวนาน แต่ก็ยังมีการใช้งานในแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต และคอมพิวเตอร์ สำหรับอุปกรณ์ขนาดใหญ่ ปัจจุบันในตลาดใช้แบตเตอรี่กรดตะกั่ว ในแง่ของการบังคับใช้ ความปลอดภัย และต้นทุน แบตเตอรี่ตะกั่วกรดยังคงเหนือกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมในฐานะแหล่งพลังงานสำหรับ เครื่องยนต์เรือไฟฟ้า.