ปัจจัยใดที่เกี่ยวข้องกับความจุของแบตเตอรี่

ในฤดูหนาวอากาศเย็นจัด ขณะที่เราใช้โทรศัพท์มือถืออยู่ภายนอกอาคาร เราจะพบว่าแบตเตอรี่หมดเร็วกว่าช่วงฤดูร้อน และแบตเตอรี่ที่ชาร์จเร็วก็หมดเร็วกว่าแบตเตอรี่ที่ชาร์จช้า แล้วปัจจัยใดบ้างที่เกี่ยวข้องกับความจุของแบตเตอรี่ของเรา

1. อุณหภูมิ

อุณหภูมิส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อความจุของแบตเตอรี่ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความจุของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะส่งเสริมปฏิกิริยาเคมีภายในแบตเตอรี่ และ ไอออนลิเธียม เคลื่อนที่ได้เร็วยิ่งขึ้น ดังนั้นความจุที่ใช้งานได้จึงเพิ่มขึ้น

ประการที่สอง ในสภาวะอุณหภูมิต่ำ สารอิเล็กโทรไลต์จะมีความหนืดเพิ่มขึ้น การนำไฟฟ้าของไอออนลิเธียมลดลง และการขัดขวางจากการขั้วแบบโอห์มิก การขั้วแบบความเข้มข้น และการขั้วแบบไฟฟ้าเคมีจะเพิ่มมากขึ้น ซึ่งทำให้การฝังตัวของไอออนลิเธียมเป็นไปได้ยากขึ้น

นอกจากนี้ โครงตาข่ายของวัสดุขั้วบวกและขั้วลบจะหดตัวลงเมื่ออุณหภูมิต่ำ ช่องทางสำหรับการแทรกและดึงลิเธียมไอออนจะแคบลง ต้องใช้พลังงานมากขึ้นเพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินไป ทำให้เกิดการขั้วไฟฟ้าขั้วตรง (Electrochemical polarization) อุณหภูมิต่ำยังทำให้อัตราการถ่ายโอนประจุบนพื้นผิวของขั้วไฟฟ้าช้าลง เปรียบเสมือนล้อรถที่ไถลบนถนนที่มีน้ำแข็ง และไอออนจะสะสมอยู่ที่บริเวณเชื่อมต่อจนเกิดการขั้วตรงแบบความเข้มข้น (Concentration polarization)

2. อัตราการคายประจุ

เมื่ออัตราการคายประจุของแบตเตอรี่ลดลง ความจุของแบตเตอรี่ก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย

เมื่ออัตราการคายประจุต่ำ (เช่น 0.2C) ลิเธียมไอออนจะมีเวลามากขึ้นในการแยกตัวออกจากวัสดุขั้วบวกและขั้วลบ ทำให้การสูญเสียจากปรากฏการณ์ขั้วตรงลดลง อย่างไรก็ตาม เมื่ออัตราการคายประจุสูง (เช่น 1C) ลิเธียมไอออนจะเคลื่อนที่เร็วเกินไป จนทำให้สารออกฤทธิ์บางส่วนไม่สามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการใช้งานความจุลดลง

อัตราการปล่อยประจุต่ำเปรียบเสมือนการบีบยาสีฟันแรงๆ จนเกือบหมดหลอด แต่หากคุณบีบอย่างช้าๆ คุณยังสามารถใช้ได้นานขึ้นอีกหน่อย

3. อัตราการชาร์จ

การชาร์จด้วยอัตราที่ต่ำจะช่วยลดผลการเกิดโพลาไรเซชันภายในแบตเตอรี่ อัตรากระแสไฟฟ้าในการชาร์จยิ่งต่ำลงเท่าไร ไอออนลิเธียมก็จะแพร่ผ่านวัสดุอิเล็กโทรดได้เต็มที่มากยิ่งขึ้นเท่านั้น ช่วยลดการสูญเสียพลังงาน กล่าวให้เข้าใจง่ายๆ คือ การชาร์จช้าช่วยให้แบตเตอรี่เต็มได้อย่างสมบูรณ์ ทำให้สามารถจ่ายพลังงานได้มากขึ้น