พลังงานในมือ: ทำความเข้าใจแบตเตอรี่ฉบับคนบ้านๆ
แบตเตอรี่เป็นขุมพลังสำคัญที่ขับเคลื่อนชีวิตประจำวันของเราให้ดำเนินไปได้ด้วยดี นับตั้งแต่รีโมตทีวี นาฬิกา พลังงานสำรองสำหรับสมาร์ตโฟน ไปจนถึงรถยนต์ไฟฟ้า แทบทุกสิ่งรอบตัวล้วนพึ่งพาพลังงานจากแบตเตอรี่ ความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับการทำงานและคุณสมบัติของแบตเตอรี่ จึงเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการเลือกใช้และดูแลรักษาอุปกรณ์ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด
แบตเตอรี่ทำงานอย่างไร
โดยพื้นฐานแล้ว แบตเตอรี่คืออุปกรณ์ที่เปลี่ยน พลังงานเคมี ให้เป็น พลังงานไฟฟ้า อาศัยหลักการของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นภายใน โดยมีองค์ประกอบหลักสี่ส่วนคือ
ขั้วบวก (Cathode) และ ขั้วลบ (Anode) ซึ่งเป็นวัสดุที่ทำปฏิกิริยาเคมีกัน
ระหว่างสองขั้วนี้มี สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) คอยทำหน้าที่เป็นสื่อกลางให้ไอออนเคลื่อนที่ไปมาได้
และมี แผ่นกั้น (Separator) ที่ช่วยแยกขั้วบวกและขั้วลบออกจากกัน ป้องกันการลัดวงจร แต่ยอมให้อิเล็กโทรไลต์เคลื่อนที่ผ่านได้
เมื่ออุปกรณ์ถูกเชื่อมต่อเข้ากับแบตเตอรี่ ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้น ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของ อิเล็กตรอน จากขั้วลบไปยังขั้วบวกผ่านวงจรภายนอก ก่อให้เกิดเป็น กระแสไฟฟ้า ที่เรานำไปใช้งานได้นั่นเอง
รู้จักประเภทแบตเตอรี่
แบตเตอรี่แบ่งออกเป็นสองประเภทหลักๆ คือ
แบตเตอรี่ปฐมภูมิ (Primary Batteries) หรือที่รู้จักกันในชื่อ แบตเตอรี่ใช้แล้วทิ้ง
เมื่อสารเคมีภายในทำปฏิกิริยาจนหมด แบตเตอรี่ก็จะไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้อีกต่อไป ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่อัลคาไลน์ที่ใช้กับนาฬิกาหรือรีโมตคอนโทรล
แบตเตอรี่ทุติยภูมิ (Secondary Batteries) หรือ แบตเตอรี่แบบชาร์จได้
แบตเตอรี่ประเภทนี้สามารถนำกลับมา ชาร์จไฟใหม่ เพื่อให้สารเคมีกลับคืนสู่สภาพเดิมและพร้อมใช้งานอีกครั้ง ตัวอย่างที่คุ้นเคยกันดีคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในโทรศัพท์มือถือและแล็ปท็อป
สเปคสำคัญที่ต้องรู้
การทำความเข้าใจค่าสเปคของแบตเตอรี่ช่วยให้เราเลือกใช้งานได้อย่างเหมาะสมและปลอดภัย
แรงดันไฟฟ้า (Voltage)
คือพลังงานที่ผลักดันอิเล็กตรอนให้เคลื่อนที่ไปในวงจร ลองนึกภาพเหมือนแรงดันน้ำในท่อ ยิ่งมีค่าแรงดันไฟฟ้าสูง ก็ยิ่งมีพลังในการผลักดันกระแสไฟฟ้าได้มาก แบตเตอรี่ทั่วไปมักมีแรงดันไฟฟ้า 1.5V, 3.7V หรือ 12V ขึ้นอยู่กับชนิดและการใช้งาน
ความจุ (Capacity)
บอกปริมาณพลังงานทั้งหมดที่แบตเตอรี่สามารถเก็บไว้ได้ มีหน่วยเป็น มิลลิแอมป์-ชั่วโมง (mAh) หรือ แอมป์-ชั่วโมง (Ah) ค่านี้ยิ่งมาก แบตเตอรี่ก็จะสามารถจ่ายไฟได้นานขึ้น
ความต้านทานภายใน (Internal Resistance)
เป็นค่าที่บอกว่าแบตเตอรี่นั้นมีประสิทธิภาพในการจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ดีแค่ไหน แบตเตอรี่ที่มี ความต้านทานภายในต่ำ จะจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ดีกว่า เกิดความร้อนน้อยกว่า และสูญเสียพลังงานน้อยกว่า ทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าทำงานได้เต็มประสิทธิภาพ
C-rate (Charge/Discharge Rate)
บ่งบอกถึงอัตราเร็วในการ ชาร์จ หรือ จ่ายไฟ ของแบตเตอรี่ ยกตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ 1C หมายถึงสามารถจ่ายกระแสไฟที่เท่ากับความจุของแบตเตอรี่ได้ภายใน 1 ชั่วโมง หากเป็น 0.5C ก็จะใช้เวลา 2 ชั่วโมง การทำความเข้าใจ C-rate สำคัญต่อการเลือกแบตเตอรี่ให้เหมาะสมกับการใช้งานที่ต้องการการจ่ายไฟแบบรวดเร็วหรือค่อยเป็นค่อยไป
การทำความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับแบตเตอรี่เหล่านี้ไม่เพียงช่วยให้เลือกซื้ออุปกรณ์ที่ตรงกับความต้องการ แต่ยังช่วยในการดูแลรักษาให้มีอายุการใช้งานยาวนาน และยังส่งผลต่อความปลอดภัยในการใช้งานอีกด้วย