แบตเตอรี่ลิเธียมทำหน้าที่เป็นสื่อกักเก็บพลังงานในระบบกักเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม โดยประสิทธิภาพ ต้นทุน และความยั่งยืนของโซลูชันพลังงานขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพในการทำงานของแบตเตอรี่ สำหรับธุรกิจที่เน้นการจ่ายพลังงานอย่างเสถียร ความท้าทายทางเทคนิคในการยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมจึงเป็นสิ่งจำเป็นต่อการใช้พลังงานอย่างเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ในฐานะบริษัทแรกในอุตสาหกรรมและด้านการจัดเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์ที่ได้ช่วยเหลือและรับรองการพัฒนาของระบบกักเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมจากรุ่นแรกจนถึงรุ่นที่สี่ บริษัท Origotek Co. Ltd ด้วยประสบการณ์กว่า 16 ปีในการดำเนินงานอย่างเข้มข้นในอุตสาหกรรมและการจัดเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์ ได้จัดทำโซลูชันด้านพลังงานแบบเฉพาะบุคคล ซึ่งช่วยให้สามารถปรับสมดุลความต้องการพลังงานและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ไม่ว่าจะเป็นในด้านการลดพีค การจ่ายไฟสำรอง และโรงไฟฟ้าเสมือนจริง (Virtual Power Plants) พร้อมทั้งมีการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงลึกเกี่ยวกับสมรรถนะของแบตเตอรี่พลังงาน ในบทความนี้ จะมีการผสานแนวปฏิบัติในภาคอุตสาหกรรมกับนวัตกรรมทางเทคโนโลยี เพื่อแสดงแผนภาพเกี่ยวกับปัจจัยหลักที่ทำให้อายุรอบการชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมลดลง และแนวทางปฏิบัติในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับอายุรอบการชาร์จ

1. ปัจจัยหลักที่มีผลต่ออายุรอบการชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียม

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมหมายถึงจำนวนรอบการชาร์จและการคายประจุที่แบตเตอรี่สามารถทำได้ก่อนที่ความจุของแบตเตอรี่จะลดลงเหลือ 80% ของความจุเดิม โดยอุตสาหกรรมมีมาตรฐานอยู่ที่ 80% เพื่อกำหนดขีดความสามารถของอายุการใช้งาน มีหลายปัจจัยที่เกี่ยวข้องกันซึ่งส่งผลต่อตัวชี้วัดนี้ และการเข้าใจและอธิบายปัจจัยต่างๆ เหล่านี้ได้อย่างชัดเจนเป็นพื้นฐานสำคัญในการยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

1.1 การเสื่อมสภาพของวัสดุขั้วไฟฟ้า

ขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นตำแหน่งหลักที่เกิดการแทรกตัวและถอดลิเธียมไอออน ตลอดรอบการใช้งานจำนวนมาก โครงสร้างผลึกของวัสดุอิเล็กโทรด (เช่น ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต เป็นต้น) จะเสื่อมสภาพและจำนวนลิเธียมไอออนที่สามารถใช้งานได้จะลดลง ตัวอย่างเช่น ในสถานการณ์การชาร์จด้วยกระแสไฟฟ้าสูงเป็นเวลานานของผลิตภัณฑ์กักเก็บพลังงานที่มีวางจำหน่ายในท้องตลาด การเกิด "ลิเธียมตาย" บนขั้วลบจะเร่งตัวมากขึ้น โดย "ลิเธียมตาย" หมายถึง ลิเธียมไอออนที่ไม่สามารถแทรกกลับเข้าไปยังขั้วบวกได้อีกต่อไป ส่งผลให้ความจุของแบตเตอรี่และอายุการใช้งานแบบวงจรลดลงอย่างรุนแรง

1.2 ข้อผิดพลาดในการจัดการการชาร์จและการคายประจุ

หนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลงคือ การตั้งค่าพารามิเตอร์การชาร์จและการคายประจุไม่เหมาะสม การชาร์จเกิน (สูญเสียการควบคุมแรงดัน) สามารถทำให้เกิดการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์ และการออกซิเดชันของวัสดุขั้วไฟฟ้า ส่วนการคายประจุเกิน (สูญเสียการควบคุมภายใต้แรงดันตัดต่ำสุด) จะทำให้ขั้วลบเกิดความเสียหายอย่างถาวร ในสถานการณ์จริง บางธุรกิจมักละเลยความสอดคล้องกันระหว่างข้อมูลจำเพาะของแบตเตอรี่กับอุปกรณ์ชาร์จแบตเตอรี่ จนนำไปสู่สถานการณ์การชาร์จหรือคายประจุเกิน ซึ่งส่งผลเสียอย่างมากต่ออายุการใช้งานรอบการชาร์จของระบบแบตเตอรี่ที่ติดตั้งเพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์

1.3 การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแวดล้อม

การควบคุมอุณหภูมิเป็นฟีเจอร์ที่สำคัญของระบบแบตเตอรี่ลิเธียม เมื่ออุณหภูมิสูงเกิน 45°C อิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่จะกลายเป็นของเหลวมากขึ้น และเกิดปฏิกิริยาข้างเคียง เช่น การสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ต้องการ และการกัดกร่อนของขั้วไฟฟ้า ในทางกลับกัน เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 0°C การเคลื่อนที่ของไอออนลิเธียมจะหยุดนิ่ง และการแทรกซึม (intercalation) จะไม่สมบูรณ์ ส่งผลให้ความต้านทานภายในเพิ่มขึ้น ในกรณีรุนแรงของระบบแบตเตอรี่ที่ไม่มีการควบคุมอุณหภูมิ รอบการใช้งานของแบตเตอรี่อาจลดลงได้ระหว่าง 30%-50% ซึ่งยังคงเป็นปัญหาสำคัญสำหรับการจัดเก็บพลังงานและการประยุกต์ใช้งานด้านอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ โดยเฉพาะเมื่อพิจารณาจากภูมิศาสตร์ที่หลากหลาย

2. กลยุทธ์ทางเทคนิคเพื่อยืดอายุรอบการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมให้สูงสุด

บริษัท เดอะ ออริโก้เทค จำกัด ได้นำความพยายามในการปรับปรุงประสิทธิภาพที่เกิดจากปัจจัยข้างต้นมาผสานไว้ในงานวิจัยและพัฒนา (R&D) รวมถึงการออกแบบผลิตภัณฑ์การจัดเก็บพลังงานสำหรับภาคอุตสาหกรรมและการพาณิชย์รุ่นที่สี่ กลยุทธ์เหล่านี้มีเป้าหมายเพื่อยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ให้ยาวนานขึ้น พร้อมทั้งคงความเสถียรภายใต้สถานการณ์การใช้งานที่ซับซ้อน

2.1 ปรับปรุงสูตรส่วนผสมของวัสดุขั้วไฟฟ้า

สำหรับผลิตภัณฑ์รุ่นที่สี่ เราได้เปลี่ยนแปลงอัตราส่วนของวัสดุขั้วไฟฟ้า โดยการเติมไนโอเบียมในปริมาณเล็กน้อยลงในขั้วบวก เพื่อเสริมสร้างความเสถียรของโครงสร้างผลึก และใช้การเคลือบคาร์บอนแบบมีรูพรุน (Porous Carbon Coating) บนขั้วลบ เพื่อลดการเกิดลิเธียมที่ไม่สามารถใช้งานได้ ("Dead Lithium") ส่งผลให้อายุการใช้งานรอบการชาร์จ-ปล่อยไฟฟ้าของแบตเตอรี่การจัดเก็บพลังงานสำหรับภาคอุตสาหกรรมและการพาณิชย์ของเราเพิ่มขึ้นมากกว่า 20% เมื่อเทียบกับรุ่นที่สาม ซึ่งขณะนี้สามารถใช้งานได้เกินกว่า 6,000 รอบภายใต้สภาวะการชาร์จ-ปล่อยไฟฟ้าตามมาตรฐาน

2.2 ใช้ระบบจัดการการชาร์จ-ปล่อยไฟฟ้าอัจฉริยะ

สำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ เรามีการปรับแต่งระบบจัดการการชาร์จและการคายประจุ (C&DMS) ที่สามารถกำหนดและปรับพารามิเตอร์ของกระแสไฟฟ้าและแรงดันได้อย่างอิสระตามสถานะการชาร์จ (SOC) และสภาวะอุณหภูมิใดๆ
• ในระหว่างการชาร์จ เมื่อ SOC อยู่ที่ 80% หรือมากกว่า จะเปลี่ยนไปใช้โหมดกระแสคงที่เพื่อป้องกันการชาร์จเกิน
• ในระหว่างการคายประจุ วงจรจะถูกตัดเมื่อ SOC อยู่ที่ 20% หรือน้อยกว่า เพื่อป้องกันการคายประจุเกิน
• มีการรวมระบบเพื่อสื่อสารแบบเรียลไทม์กับระบบจัดการพลังงาน และใช้การลดพีคที่เหมาะสมตาม SOC เพื่อปรับปรุงกลยุทธ์การคายประจุและชาร์จสำหรับการดำเนินงานตามตารางเวลาของโรงไฟฟ้าเสมือน

2.3 ใช้เทคโนโลยีควบคุมอุณหภูมิแบบแอคทีฟ

ระบบจัดเก็บพลังงานสำหรับอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ทั้งหมดของเรา มีคุณสมบัติด้านการทำให้อุณหภูมิสม่ำเสมอ ดังนั้นระบบจัดเก็บพลังงานจึงมาพร้อมระบบควบคุมอุณหภูมิแบบแอคทีฟสองโหมด ที่มีฟังก์ชันทั้งการระบายความร้อนและการให้ความร้อน
• ในสภาวะอุณหภูมิสูง การระบายความร้อนด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเหลวที่ควบคุมอุณหภูมิจะช่วยรักษาอุณหภูมิของแบตเตอรี่ไว้ที่ 25-35°C
• ในสภาวะอุณหภูมิต่ำ เครื่องทำความร้อน PTC พร้อมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะทำหน้าที่ให้ความร้อนแก่แบตเตอรี่และรักษาระดับอุณหภูมิให้สูงกว่า 5°C โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ก่อนการชาร์จจะมีการให้ความร้อนแก่แบตเตอรี่จนอุณหภูมิสูงกว่า 5°C เพื่อให้สามารถเกิดกระบวนการ intercalation ของลิเธียมได้อย่างปกติ

สิ่งนี้ช่วยยืดอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของระบบต่างๆ ได้อย่างมาก โดยเฉพาะในสภาวะอุณหภูมิที่สุดขั้ว

3. การประยุกต์ใช้กลยุทธ์ยืดอายุการใช้งานในระบบกักเก็บพลังงานสำหรับภาคอุตสาหกรรมและการพาณิชย์

ในแง่ของการใช้พลังงานอย่างยั่งยืนในภาคอุตสาหกรรมและการพาณิชย์ แบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนานเป็นเพียงส่วนหนึ่งของสมการเท่านั้น การผสานรวมระบบแบตเตอรี่กับการจัดการพลังงานตามความต้องการจึงเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งบริษัท ออริโกเทค จำกัด ได้พิสูจน์ยืนยันมาแล้วจากตัวอย่างการใช้งานจริงกับลูกค้าหลายราย

ตัวอย่างเช่น ในโครงการโรงไฟฟ้าเสมือนระบบจัดเก็บพลังงานที่สามารถปรับแต่งได้ในซานตง (10 MWh) การเพิ่มประสิทธิภาพกลยุทธ์อายุการใช้งานของแบตเตอรี่มีความแตกต่างอย่างมาก โดยใช้ระบบ BMS อัจฉริยะและระบบควบคุมอุณหภูมิ ทำให้อายุการใช้งานรอบการชาร์จของแบตเตอรี่ยังคงอยู่ที่มากกว่า 90% ของสภาพเริ่มต้น หลังจาก 2 ปี (มากกว่า 1,500 รอบ) ประสิทธิภาพการจัดสรรพลังงานของลูกค้าเพิ่มขึ้น 15% และต้นทุนรวมด้านการเปลี่ยนแบตเตอรี่ลดลงเกือบ 40%

ในอีกโครงการหนึ่งที่เทียนจินเพื่อลดพีคไฟฟ้าสำหรับองค์กรการผลิต ผลิตภัณฑ์ระบบจัดเก็บพลังงานสำหรับภาคอุตสาหกรรมและพาณิชย์รุ่นที่ 4 ของเราได้ปรับจังหวะการชาร์จและปล่อยประจุตามตารางการผลิตขององค์กร ซึ่งช่วยสนับสนุนให้องค์กรดำเนินการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานอย่างต่อเนื่อง ระบบแบตเตอรี่ทำงานอย่างมั่นคงมาแล้ว 4 ปี และได้สนับสนุนความพยายามในการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานขององค์กรอย่างไร้รอยต่อ

สรุป

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมจะเกิดขึ้นได้เมื่อมีการผสานเทคโนโลยีวัสดุ เสริมด้วยระบบจัดการอัจฉริยะ และพิจารณาปัจจัยทั้งหมดจากสภาพแวดล้อมอย่างรอบด้าน จากมุมมองเชิงปฏิบัติ การลดต้นทุนการจัดเก็บพลังงานและการยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ถือเป็นผลประโยชน์ร่วมกันที่ดีทั้งต่อภาคอุตสาหกรรมและธุรกิจในระบบนิเวศนี้

ในตลาดระบบจัดเก็บพลังงานเพื่อการใช้งานทางอุตสาหกรรมและพาณิชย์ บริษัท เดอะ ออริโกเทค จำกัด จะยังคงเน้นการนำความชำนาญและประสบการณ์ที่เรียนรู้มาอย่างเข้มข้นไปใช้ในการออกแบบโซลูชันการปรับแต่งสมรรถนะแบตเตอรี่ให้เหมาะสมสูงสุด ตามแนวทางการพัฒนาระบบจัดเก็บพลังงานรุ่นที่สี่อย่างต่อเนื่อง เราจะยังคงสนับสนุนลูกค้าในภาคอุตสาหกรรมและภาคธุรกิจ ด้วยระบบจัดเก็บพลังงาน เพื่อร่วมเดินทางสู่การลงทุนด้านความยั่งยืนด้านพลังงาน และสังคมในประเทศกำลังพัฒนา