คู่มือแบตเตอรี่สำรองที่อยู่อาศัยปี 2022 | ประเภท ต้นทุน ผลประโยชน์..

แม้แต่ในปี 2022 พื้นที่จัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์จะยังคงเป็นหัวข้อที่ร้อนแรงที่สุด และการสำรองแบตเตอรี่ที่อยู่อาศัยเป็นกลุ่มพลังงานแสงอาทิตย์ที่เติบโตเร็วที่สุด สร้างตลาดใหม่และโอกาสในการขยายการติดตั้งติดตั้งเพิ่มพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับบ้านและธุรกิจทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็กทั่วโลกแบตเตอรี่สำรองที่อยู่อาศัยเป็นสิ่งสำคัญสำหรับบ้านพลังงานแสงอาทิตย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีเกิดพายุหรือเหตุฉุกเฉินอื่นๆ แทนที่จะส่งออกพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินไปยังโครงข่ายไฟฟ้า จะเก็บไว้ในแบตเตอรี่ในกรณีฉุกเฉินได้อย่างไร แต่พลังงานแสงอาทิตย์ที่เก็บไว้จะทำกำไรได้อย่างไร? เราจะแจ้งให้คุณทราบเกี่ยวกับต้นทุนและผลกำไรของระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ในบ้าน และสรุปประเด็นสำคัญที่คุณควรคำนึงถึงเมื่อซื้อระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ที่เหมาะสม ระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ที่อยู่อาศัยคืออะไร? มันทำงานอย่างไร? ที่เก็บแบตเตอรี่ที่อยู่อาศัยหรือระบบจัดเก็บไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นส่วนเสริมที่เป็นประโยชน์ของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เพื่อใช้ประโยชน์จากระบบสุริยะ และจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในการเร่งการทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลด้วยพลังงานหมุนเวียน แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับบ้านจะเก็บไฟฟ้าที่ผลิตได้จากพลังงานแสงอาทิตย์และปล่อยให้กับผู้ปฏิบัติงานตามเวลาที่กำหนด พลังงานสำรองจากแบตเตอรี่เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและคุ้มค่าแทนเครื่องกำเนิดก๊าซ ผู้ที่ใช้ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เพื่อผลิตไฟฟ้าด้วยตนเองจะถึงขีดจำกัดอย่างรวดเร็ว ในช่วงเที่ยงวัน ระบบจะจ่ายพลังงานแสงอาทิตย์ในปริมาณมาก แต่ที่บ้านไม่มีใครใช้ ในทางกลับกัน ในตอนเย็น จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก แต่ดวงอาทิตย์ก็ไม่ส่องแสงอีกต่อไป เพื่อชดเชยช่องว่างในการจัดหานี้ จึงจำเป็นต้องซื้อไฟฟ้าที่มีราคาแพงกว่ามากจากผู้ให้บริการโครงข่าย ในสถานการณ์เช่นนี้ แบตเตอรี่สำรองสำหรับที่อยู่อาศัยแทบจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งหมายความว่าไฟฟ้าที่ไม่ได้ใช้ในแต่ละวันสามารถใช้ได้ในตอนเย็นและตอนกลางคืน ไฟฟ้าที่ผลิตเองจึงมีให้ใช้ตลอดเวลาไม่ว่าสภาพอากาศจะเป็นอย่างไร ด้วยวิธีนี้ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่ผลิตเองจะเพิ่มขึ้นถึง 80 % ระดับความพอเพียง กล่าวคือ สัดส่วนการใช้ไฟฟ้าที่ระบบสุริยะครอบคลุมนั้น เพิ่มขึ้นเป็น 60 % แบตเตอรี่สำรองสำหรับที่อยู่อาศัยมีขนาดเล็กกว่าตู้เย็นมากและสามารถติดตั้งบนผนังในห้องเอนกประสงค์ได้ ระบบจัดเก็บข้อมูลสมัยใหม่ประกอบด้วยสติปัญญาจำนวนมากที่สามารถใช้การพยากรณ์อากาศและอัลกอริธึมการเรียนรู้ด้วยตนเองเพื่อตัดแต่งครัวเรือนให้บริโภคได้เองสูงสุด การบรรลุความเป็นอิสระด้านพลังงานไม่เคยง่ายอย่างนี้มาก่อน แม้ว่าบ้านจะยังคงเชื่อมต่อกับโครงข่ายอยู่ก็ตาม ระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ในบ้านคุ้มค่าหรือไม่? อะไรคือปัจจัยที่ขึ้นอยู่กับ? ที่เก็บแบตเตอรี่ที่อยู่อาศัยเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับบ้านที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อให้ยังคงใช้งานได้ตลอดช่วงไฟฟ้าดับ และจะทำงานเพิ่มเติมในตอนเย็นอย่างแน่นอน แต่ในทำนองเดียวกัน แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ช่วยปรับปรุงเศรษฐศาสตร์ธุรกิจของระบบโดยการรักษาพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งแน่นอนว่าจะถูกนำเสนอกลับเข้าสู่โครงข่ายโดยสูญเสียไป เพียงเพื่อปรับใช้พลังงานไฟฟ้านั้นอีกครั้งในบางครั้งเมื่อพลังงานมีราคาแพงที่สุด พื้นที่จัดเก็บแบตเตอรี่ในบ้านช่วยให้เจ้าของพลังงานแสงอาทิตย์ปลอดภัยจากความล้มเหลวของโครงข่ายไฟฟ้า และปกป้องเศรษฐศาสตร์ธุรกิจของระบบเมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงกรอบราคาพลังงาน การลงทุนจะคุ้มค่าหรือไม่ ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ดังนี้ ระดับต้นทุนการลงทุน ยิ่งต้นทุนต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมงของกำลังการผลิตลดลง ระบบจัดเก็บก็จะจ่ายเองเร็วขึ้นเท่านั้น อายุการใช้งานของแบตเตอรี่บ้านพลังงานแสงอาทิตย์ การรับประกันของผู้ผลิตเป็นเวลา 10 ปีถือเป็นธรรมเนียมในอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม ถือว่ามีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น แบตเตอรี่บ้านพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ที่มีเทคโนโลยีลิเธียมไอออนทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือเป็นเวลาอย่างน้อย 20 ปี สัดส่วนการใช้ไฟฟ้าใช้เอง ยิ่งที่เก็บพลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มการบริโภคเองก็ยิ่งมีความคุ้มค่ามากขึ้นเท่านั้น ค่าไฟฟ้าเมื่อซื้อจากกริด เมื่อราคาไฟฟ้าสูง เจ้าของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะประหยัดได้ด้วยการใช้ไฟฟ้าที่ผลิตเอง ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ราคาไฟฟ้าคาดว่าจะสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง หลายคนจึงมองว่าแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เป็นการลงทุนที่ชาญฉลาด อัตราภาษีที่เชื่อมต่อกับกริด ยิ่งเจ้าของระบบสุริยะได้รับต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมงน้อยเท่าไร ยิ่งต้องจ่ายค่าเก็บไฟฟ้าแทนที่จะป้อนเข้าโครงข่ายไฟฟ้ามากขึ้นเท่านั้น ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา อัตราภาษีที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าได้ลดลงอย่างต่อเนื่องและจะยังคงเป็นเช่นนั้นต่อไป มีระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ในบ้านประเภทใดบ้าง? ระบบสำรองแบตเตอรี่สำหรับใช้ในบ้านให้ประโยชน์มากมาย รวมถึงความยืดหยุ่น การประหยัดต้นทุน และการผลิตไฟฟ้าแบบกระจายอำนาจ (หรือที่เรียกว่า "ระบบกระจายพลังงานภายในบ้าน") แล้วแบตเตอรี่บ้านพลังงานแสงอาทิตย์มีกี่ประเภท? เราควรเลือกอย่างไร? การจำแนกประเภทการทำงานตามฟังก์ชันสำรอง: 1. แหล่งจ่ายไฟ UPS สำหรับบ้าน นี่คือบริการระดับอุตสาหกรรมสำหรับพลังงานสำรองที่โรงพยาบาล ห้องเก็บข้อมูล รัฐบาลกลาง หรือตลาดทหาร มักต้องการการทำงานอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์ที่จำเป็นและละเอียดอ่อน เมื่อใช้แหล่งจ่ายไฟ UPS ในบ้าน ไฟในบ้านของคุณอาจไม่กะพริบด้วยซ้ำหากระบบส่งไฟฟ้าขัดข้อง บ้านส่วนใหญ่ไม่ต้องการหรือตั้งใจที่จะจ่ายเงินสำหรับความน่าเชื่อถือในระดับนี้ เว้นแต่ว่าบ้านเหล่านั้นจะมีอุปกรณ์ทางคลินิกที่สำคัญอยู่ในบ้านของคุณ 2. แหล่งจ่ายไฟแบบ 'ขัดจังหวะ' (สำรองข้อมูลเต็มบ้าน) ขั้นตอนต่อไปนี้จาก UPS คือสิ่งที่เราจะเรียกว่า 'แหล่งจ่ายไฟแบบขัดจังหวะ' หรือ IPS IPS จะช่วยให้บ้านทั้งหลังของคุณทำงานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ต่อไปได้อย่างแน่นอน หากระบบไฟฟ้าขัดข้อง แต่คุณจะพบกับช่วงเวลาสั้นๆ (สองสามวินาที) อย่างแน่นอน ซึ่งทุกอย่างในบ้านของคุณจะกลายเป็นสีดำหรือสีเทาในฐานะระบบสำรอง เข้าสู่อุปกรณ์ คุณอาจต้องรีเซ็ตนาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์ที่กะพริบ แต่นอกเหนือจากนั้น คุณจะสามารถใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านทุกเครื่องได้ตามปกติตราบเท่าที่แบตเตอรี่ยังใช้งานได้ 3. แหล่งจ่ายไฟสำหรับสถานการณ์ฉุกเฉิน (สำรองบางส่วน) ฟังก์ชั่นพลังงานสำรองบางอย่างทำงานโดยเปิดใช้งานวงจรสถานการณ์ฉุกเฉินเมื่อตรวจพบว่ากริดลดลงจริง การดำเนินการนี้จะอนุญาตให้อุปกรณ์ไฟฟ้าในบ้านที่เชื่อมโยงกับวงจรนี้ ซึ่งโดยทั่วไปคือตู้เย็น แสงสว่าง รวมถึงปลั๊กไฟเฉพาะบางจุด สามารถใช้งานแบตเตอรี่และ/หรือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ต่อไปได้ในช่วงระยะเวลาไฟดับ การสำรองข้อมูลประเภทนี้น่าจะเป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ได้รับความนิยม สมเหตุสมผล และเป็นมิตรกับงบประมาณมากที่สุดสำหรับบ้านทั่วโลก เนื่องจากการแบตเตอรีของบ้านทั้งหลังจะทำให้บ้านหมดเร็ว 4. ระบบพลังงานแสงอาทิตย์และการจัดเก็บนอกกริดบางส่วน ตัวเลือกสุดท้ายที่อาจสะดุดตาคือ 'ระบบนอกกริดบางส่วน' ด้วยระบบนอกกริดบางส่วน แนวคิดคือการสร้างพื้นที่ 'นอกกริด' ของบ้านโดยเฉพาะ ซึ่งทำงานอย่างต่อเนื่องบนระบบพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ขนาดใหญ่พอที่จะรักษาตัวเองได้โดยไม่ต้องดึงพลังงานจากกริด ในลักษณะนี้ พื้นที่ของครอบครัวที่จำเป็น (ตู้เย็น ไฟ ฯลฯ) จะยังคงเปิดอยู่แม้ว่าโครงข่ายไฟฟ้าจะดับลง โดยไม่มีเหตุขัดข้องใดๆ นอกจากนี้ เนื่องจากพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่มีขนาดให้ทำงานด้วยตัวเองตลอดไปโดยไม่มีโครงข่ายไฟฟ้า จึงไม่จำเป็นต้องจัดสรรพลังงาน เว้นแต่จะเสียบอุปกรณ์พิเศษเข้ากับวงจรนอกโครงข่าย จำแนกตามเทคโนโลยีเคมีแบตเตอรี่: แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นแบตเตอรี่สำรองที่อยู่อาศัย แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ที่เก่าแก่ที่สุดและเป็นแบตเตอรี่ราคาประหยัดที่สุดสำหรับการเก็บพลังงานในตลาด แบตเตอรี่ดังกล่าวปรากฏเมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมาในช่วงทศวรรษ 1900 และจนถึงทุกวันนี้ยังคงเป็นแบตเตอรี่ที่ต้องการในการใช้งานหลายประเภท เนื่องจากมีความทนทานและต้นทุนต่ำ ข้อเสียเปรียบหลักคือความหนาแน่นของพลังงานต่ำ (หนักและเทอะทะ) และอายุการใช้งานสั้น เนื่องจากไม่ยอมรับรอบการขนถ่ายจำนวนมาก แบตเตอรี่กรดตะกั่วจึงต้องได้รับการบำรุงรักษาเป็นประจำเพื่อให้สมดุลเคมีในแบตเตอรี่ ดังนั้นลักษณะเฉพาะของแบตเตอรี่ ทำให้ไม่เหมาะสมกับการปล่อยประจุความถี่ปานกลางถึงสูงหรือการใช้งานที่มีอายุ 10 ปีขึ้นไป นอกจากนี้ยังมีข้อเสียคือความลึกของการคายประจุต่ำ ซึ่งโดยทั่วไปจะถูกจำกัดไว้ที่ 80% ในกรณีที่รุนแรงหรือ 20% ในการทำงานปกติ เพื่ออายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น การคายประจุมากเกินไปจะทำให้อิเล็กโทรดของแบตเตอรี่เสื่อมคุณภาพ ซึ่งจะลดความสามารถในการกักเก็บพลังงานและจำกัดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่กรดตะกั่วจำเป็นต้องมีการบำรุงรักษาสถานะการชาร์จอย่างต่อเนื่อง และควรจัดเก็บไว้ที่สถานะการชาร์จสูงสุดเสมอโดยใช้เทคนิคการลอยตัว (การบำรุงรักษาประจุด้วยกระแสไฟฟ้าขนาดเล็ก เพียงพอที่จะยกเลิกผลการคายประจุในตัว) แบตเตอรี่เหล่านี้มีอยู่หลายรุ่น แบตเตอรี่แบบมีรูระบายอากาศซึ่งใช้อิเล็กโทรไลต์เหลว แบตเตอรี่เจลควบคุมด้วยวาล์ว (VRLA) และแบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรไลต์ฝังอยู่ในแผ่นไฟเบอร์กลาส (รู้จักกันในชื่อ AGM - แผ่นกระจกดูดซับ) ซึ่งมีประสิทธิภาพปานกลางและลดต้นทุนเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่เจล แบตเตอรี่ที่ควบคุมด้วยวาล์วมีการปิดผนึกในทางปฏิบัติ ซึ่งป้องกันการรั่วซึมและทำให้อิเล็กโทรไลต์แห้ง วาล์วจะทำหน้าที่ปล่อยก๊าซในสถานการณ์ที่มีการชาร์จไฟมากเกินไป แบตเตอรี่กรดตะกั่วบางรุ่นได้รับการพัฒนาสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมแบบอยู่กับที่ และสามารถรับวงจรการคายประจุที่ลึกกว่าได้ นอกจากนี้ยังมีรุ่นที่ทันสมัยกว่านั้นคือแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน วัสดุที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบหลักที่เติมเข้าไปในอิเล็กโทรดทำให้กระแสประจุและกระแสคายประจุสูงขึ้น ความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้น และอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ข้อดีอย่างหนึ่งของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด (ในรูปแบบต่างๆ) ก็คือไม่จำเป็นต้องใช้ระบบจัดการประจุที่ซับซ้อน (เช่นในกรณีของแบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งเราจะเห็นต่อไป) แบตเตอรี่ตะกั่วมีโอกาสติดไฟและระเบิดได้น้อยกว่ามากเมื่อมีประจุมากเกินไป เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์ไม่ติดไฟเหมือนกับแบตเตอรี่ลิเธียม นอกจากนี้ การชาร์จไฟเกินเล็กน้อยก็ไม่เป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่ประเภทนี้ แม้แต่ตัวควบคุมการชาร์จบางตัวก็มีฟังก์ชันปรับสมดุลที่ชาร์จแบตเตอรี่หรือแบตเตอรีมากเกินไปเล็กน้อย ทำให้แบตเตอรี่ทั้งหมดอยู่ในสถานะชาร์จเต็มแล้ว ในระหว่างกระบวนการปรับสมดุล แบตเตอรี่ที่จะชาร์จจนเต็มก่อนแบตเตอรี่อื่นๆ ในที่สุดจะมีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเล็กน้อยโดยไม่มีความเสี่ยง ในขณะที่กระแสจะไหลตามปกติผ่านการเชื่อมโยงอนุกรมขององค์ประกอบต่างๆ ด้วยวิธีนี้ เราสามารถพูดได้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่วมีความสามารถในการปรับสมดุลตามธรรมชาติ และความไม่สมดุลเล็กน้อยระหว่างแบตเตอรี่ของแบตเตอรี่หรือระหว่างแบตเตอรี่ของธนาคารก็ไม่มีความเสี่ยง ผลงาน:ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดนั้นต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมมาก แม้ว่าประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับอัตราการชาร์จ แต่โดยทั่วไปจะถือว่าประสิทธิภาพไปกลับที่ 85% ความจุ:แบตเตอรี่กรดตะกั่วมีหลายขนาดและแรงดันไฟฟ้า แต่มีน้ำหนักต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงมากกว่าลิเธียมเหล็กฟอสเฟต 2-3 เท่า ขึ้นอยู่กับคุณภาพของแบตเตอรี่ ค่าแบตเตอรี่:แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตถึง 75% แต่อย่าหลงกลด้วยราคาที่ต่ำ แบตเตอรี่เหล่านี้ไม่สามารถชาร์จหรือคายประจุได้อย่างรวดเร็ว มีอายุการใช้งานสั้นกว่ามาก ไม่มีระบบการจัดการแบตเตอรี่แบบป้องกัน และอาจต้องมีการบำรุงรักษารายสัปดาห์ด้วย ส่งผลให้ต้นทุนต่อรอบโดยรวมสูงขึ้นเกินกว่าที่สมเหตุสมผลในการลดต้นทุนด้านพลังงานหรือรองรับอุปกรณ์ที่ใช้งานหนัก แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นแบตเตอรี่สำรองที่อยู่อาศัย ปัจจุบันแบตเตอรี่ที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์มากที่สุดคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน หลังจากที่เทคโนโลยีลิเธียมไอออนถูกนำไปใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา เทคโนโลยีดังกล่าวได้เข้าสู่การใช้งานทางอุตสาหกรรม ระบบไฟฟ้า การจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ และยานพาหนะไฟฟ้า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีประสิทธิภาพเหนือกว่าแบตเตอรี่แบบชาร์จได้ประเภทอื่นๆ ในหลายด้าน ทั้งความจุพลังงาน จำนวนรอบการทำงาน ความเร็วในการชาร์จ และความคุ้มค่า ปัจจุบันปัญหาเดียวคือความปลอดภัย อิเล็กโทรไลต์ที่ติดไฟได้สามารถติดไฟได้ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งต้องใช้ระบบควบคุมและติดตามแบบอิเล็กทรอนิกส์ ลิเธียมเป็นโลหะที่เบาที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหมด มีศักยภาพทางเคมีไฟฟ้าสูงสุด และมีความหนาแน่นของพลังงานเชิงปริมาตรและมวลสูงกว่าเทคโนโลยีแบตเตอรี่อื่นๆ ที่เป็นที่รู้จัก เทคโนโลยีลิเธียมไอออนทำให้สามารถขับเคลื่อนการใช้ระบบกักเก็บพลังงาน ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่อง (แสงอาทิตย์และลม) และยังได้ขับเคลื่อนการนำยานพาหนะไฟฟ้ามาใช้อีกด้วย แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ในระบบไฟฟ้าและยานพาหนะไฟฟ้าเป็นแบตเตอรี่ชนิดของเหลว แบตเตอรี่เหล่านี้ใช้โครงสร้างดั้งเดิมของแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมี โดยมีอิเล็กโทรดสองตัวจุ่มอยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์เหลว ตัวแยก (วัสดุฉนวนที่มีรูพรุน) ใช้เพื่อแยกอิเล็กโทรดด้วยกลไก ขณะเดียวกันก็ปล่อยให้ไอออนเคลื่อนที่อย่างอิสระผ่านอิเล็กโทรไลต์ของเหลว คุณสมบัติหลักของอิเล็กโทรไลต์คือการยอมให้มีการนำกระแสไอออนิก (เกิดจากไอออนซึ่งเป็นอะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากเกินไปหรือขาด) โดยไม่ยอมให้อิเล็กตรอนผ่านได้ (ดังที่เกิดขึ้นในวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า) การแลกเปลี่ยนไอออนระหว่างขั้วบวกและขั้วลบเป็นพื้นฐานการทำงานของแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมี การวิจัยเกี่ยวกับแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถย้อนกลับไปในทศวรรษปี 1970 และเทคโนโลยีดังกล่าวได้เติบโตเต็มที่และเริ่มนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ในช่วงปี 1990 ปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์ (ที่มีโพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์) ถูกนำมาใช้ในโทรศัพท์ที่ใช้แบตเตอรี่ คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์เคลื่อนที่ต่างๆ เพื่อทดแทนแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมรุ่นเก่า ปัญหาหลักคือ "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" ที่ค่อยๆ ลดความจุในการจัดเก็บ เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ก่อนที่จะคายประจุจนหมด เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมรุ่นเก่า โดยเฉพาะแบตเตอรี่ตะกั่วกรด แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า (เก็บพลังงานต่อปริมาตรได้มากกว่า) มีค่าสัมประสิทธิ์การคายประจุเองต่ำกว่า และสามารถทนต่อการชาร์จและจำนวนรอบการคายประจุได้มากกว่า ซึ่งหมายถึงอายุการใช้งานที่ยาวนาน ประมาณต้นทศวรรษ 2000 แบตเตอรี่ลิเธียมเริ่มถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ประมาณปี 2010 แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับความสนใจในการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าในการใช้งานในที่พักอาศัยและระบบ ESS (ระบบกักเก็บพลังงาน) ขนาดใหญ่สาเหตุหลักมาจากการใช้แหล่งพลังงานทั่วโลกเพิ่มมากขึ้น พลังงานทดแทนไม่ต่อเนื่อง (พลังงานแสงอาทิตย์และลม) แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และราคาที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต มีการเสนอวัสดุหลายประเภท ส่วนใหญ่ใช้สำหรับอิเล็กโทรด โดยทั่วไป แบตเตอรี่ลิเธียมประกอบด้วยอิเล็กโทรดที่ใช้ลิเธียมโลหะซึ่งสร้างขั้วบวกของแบตเตอรี่และอิเล็กโทรดคาร์บอน (กราไฟท์) ที่สร้างขั้วลบ อิเล็กโทรดที่ใช้ลิเธียมอาจมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้ วัสดุที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมและลักษณะสำคัญของแบตเตอรี่เหล่านี้มีดังนี้: ลิเธียมและโคบอลต์ออกไซด์ (LCO):พลังงานจำเพาะสูง (Wh/kg) ความจุที่ดีและอายุการใช้งานที่น่าพอใจ (จำนวนรอบ) เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ข้อเสียคือ พลังงานจำเพาะ (W/kg) เล็ก ทำให้ความเร็วในการโหลดและการขนถ่ายลดลง ลิเธียมและแมงกานีสออกไซด์ (LMO):ให้กระแสประจุและกระแสคายประจุสูงด้วยพลังงานจำเพาะต่ำ (Wh/kg) ซึ่งจะลดความจุในการจัดเก็บ ลิเธียม นิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์ (NMC):รวมคุณสมบัติของแบตเตอรี่ LCO และ LMO นอกจากนี้การมีนิกเกิลในองค์ประกอบจะช่วยเพิ่มพลังงานจำเพาะทำให้มีความจุมากขึ้น สามารถใช้นิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์ในสัดส่วนที่แตกต่างกัน (เพื่อรองรับอย่างใดอย่างหนึ่ง) ขึ้นอยู่กับประเภทของการใช้งาน โดยรวมแล้วผลลัพธ์ของการผสมผสานนี้คือแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพดี ความจุที่ดี อายุการใช้งานยาวนาน และต้นทุนต่ำ ลิเธียม นิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์ (NMC):รวมคุณสมบัติของแบตเตอรี่ LCO และ LMO นอกจากนี้การมีนิกเกิลในองค์ประกอบยังช่วยเพิ่มพลังงานจำเพาะ ทำให้มีความจุในการกักเก็บมากขึ้น สามารถใช้นิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์ได้ในสัดส่วนที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับประเภทของการใช้งาน (เพื่อให้เหมาะกับคุณลักษณะอย่างใดอย่างหนึ่ง) โดยทั่วไปผลลัพธ์ของการผสมผสานนี้คือแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพดี ความจุดี อายุการใช้งานดี และต้นทุนปานกลาง แบตเตอรี่ประเภทนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ไฟฟ้าและยังเหมาะสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่ ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP):การผสมผสาน LFP ช่วยให้แบตเตอรี่มีสมรรถนะไดนามิกที่ดี (ความเร็วในการชาร์จและคายประจุ) อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และปลอดภัยยิ่งขึ้นเนื่องจากมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี การไม่มีนิกเกิลและโคบอลต์ในองค์ประกอบช่วยลดต้นทุนและเพิ่มความพร้อมของแบตเตอรี่เหล่านี้สำหรับการผลิตจำนวนมาก แม้ว่าความจุจะไม่ได้สูงที่สุด แต่ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าและระบบกักเก็บพลังงานก็ถูกนำมาใช้ เนื่องจากมีลักษณะพิเศษหลายประการ โดยเฉพาะต้นทุนต่ำและความทนทานที่ดี ลิเธียมและไทเทเนียม (LTO):ชื่อนี้หมายถึงแบตเตอรี่ที่มีไทเทเนียมและลิเธียมอยู่ในอิเล็กโทรดตัวใดตัวหนึ่งซึ่งใช้แทนคาร์บอน ในขณะที่อิเล็กโทรดตัวที่สองนั้นเหมือนกันที่ใช้ในประเภทอื่น (เช่น NMC - ลิเธียม, แมงกานีส และโคบอลต์) แม้จะมีพลังงานจำเพาะต่ำ (ซึ่งแปลว่าความจุลดลง) การรวมกันนี้มีประสิทธิภาพไดนามิกที่ดี ความปลอดภัยที่ดี และอายุการใช้งานที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก แบตเตอรี่ประเภทนี้สามารถรับรอบการทำงานได้มากกว่า 10,000 รอบที่ความลึกการคายประจุ 100% ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมประเภทอื่นยอมรับได้ประมาณ 2,000 รอบ แบตเตอรี่ LiFePO4 มีประสิทธิภาพเหนือกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด โดยมีเสถียรภาพรอบการทำงานสูงเป็นพิเศษ มีความหนาแน่นของพลังงานสูงสุด และมีน้ำหนักน้อยที่สุด หากแบตเตอรี่คายประจุจาก DOD 50% เป็นประจำ แล้วชาร์จจนเต็ม แบตเตอรี่ LiFePO4 จะสามารถชาร์จได้สูงสุด 6,500 รอบ ดังนั้นการลงทุนเพิ่มเติมจะให้ผลตอบแทนในระยะยาว และอัตราส่วนราคา/ประสิทธิภาพยังคงไม่มีใครเทียบได้ เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการใช้งานอย่างต่อเนื่องเป็นแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ ผลงาน:การชาร์จและถอดแบตเตอรี่มีประสิทธิภาพรอบการทำงานทั้งหมด 98% ในขณะที่ชาร์จอย่างรวดเร็วและปล่อยแบตเตอรี่ออกภายในกรอบเวลาน้อยกว่า 2 ชั่วโมง และยังเร็วกว่าสำหรับอายุการใช้งานที่ลดลง ความจุ: ชุดแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตสามารถมีได้มากกว่า 18 kWh ซึ่งใช้พื้นที่น้อยกว่าและมีน้ำหนักน้อยกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่มีความจุเท่ากัน ค่าแบตเตอรี่: ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีแนวโน้มที่จะมีราคาสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด แต่มักจะมีต้นทุนรอบการทำงานที่ต่ำกว่าอันเป็นผลมาจากอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า