รู้จักชนิดของแบตเตอรี่ (Battery)

แหล่งกำเนิดไฟฟ้า  แหล่งกำเนิดไฟฟ้ามีหลายชนิด ดังนี้

1. แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการเสียดสีของวัตถุ             การนำวัตถุ 2 ชนิดมาเสียดสีกันจะเกิดไฟฟ้า เรียกว่า ไฟฟ้าสถิต ผู้ค้นพบไฟฟ้าสถิตครั้งแรก คือ นักปราชญ์กรีกโบราณท่านหนึ่งชื่อเทลิส(Philosopher Thales) แต่ยังไม่ทราบอะไรเกี่ยวกับไฟฟ้ามากนักจนถึงสมัยเซอร์วิลเลี่ยมกิลเบอร์ค(Sir William Gilbert)ได้ทดลองนำเอาแท่งอำพันถูกับผ้าขนสัตว์ปรากฏว่าแท่งอำพันและผ้าขนสัตว์สามารถดูดผงเล็กๆได้ปรากฏการณ์นี้คือการเกิดไฟฟ้าสถิตบนวัตถุทั้งสอง

2. แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากพลังงานทางเคมี   แหล่งกำเนิดไฟฟ้าจากพลังงานทางเคมีเป็นไฟฟ้าชนิดกระแสตรง(Direct Current) สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ

1) เซลล์ปฐมภูมิ (Primary Cell)เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่ให้กระแสไฟฟ้าตรง ผู้ที่คิดค้นได้คนแรกคือ เคานต์อาเลสซันโดรยูเซปเปอันโตนีโออานัสตาซีโอวอลตา นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี โดยใช้แผ่นสังกะสี และแผ่นทองแดงจุ่มลงใน
สารละลายของกรดกำมะถันอย่างเจือจาง มีแผ่นทองแดงเป็นขั้วบวกแผ่นสังกะสีเป็นขั้วลบ เรียกว่า เซลล์วอลเทอิก เมื่อต่อเซลล์กับวงจรภายนอกก็จะมีกระแสไฟฟ้าไหลจากแผ่นทองแดงไปยังแผ่นสังกะสี ขณะที่เซลล์วอลเทอิกจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับหลอดไฟแผ่นสังกะสีจะค่อย ๆ กร่อนไปทีละน้อยซึ่งจะเป็นผลทำให้กำลังในการจ่ายกระแสไฟฟ้าลดลงด้วย และเมื่อใช้ไปจนกระทั่งแผ่นสังกะสีกร่อนมากก็ต้องเปลี่ยนสังกะสีใหม่ จึงจะทำให้การจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ต่อไปเท่าเดิม ข้อเสียของเซลล์แบบนี้คือ ผู้ใช้จะต้องคอยเปลี่ยนแผ่นสังกะสีทุกครั้งที่เซลล์จ่ายกระแสไฟฟ้าลดลง  แต่อย่างไรก็ตามเซลล์วอลเทอิกนี้  ถือว่าเป็นต้นแบบของการประดิษฐ์เซลล์แห้ง (Dry Cell) หรือถ่านไฟฉายในปัจจุบัน ทั้งเซลล์เปียกและเซลล์แห้งนี้เรียกว่า เซลล์ปฐมภูมิ (Primary Cell) ข้อดีของเซลล์ปฐมภูมินี้ คือ  เมื่อสร้างเสร็จสามารถนำไปใช้ได้ทันที

2) เซลล์ทุติยภูมิ (Secondary Cell) เป็นเซลล์ไฟฟ้าสร้างขึ้นแล้วต้องนำไปประจุไฟเสียก่อนจึงจะนำมาใช้ และเมื่อใช้ไฟหมดแล้วก็สามารถนำไปประจุไฟใช้ได้อีกโดยไม่ต้องเปลี่ยนส่วนประกอบภายใน และเพื่อให้มีกระแสไฟฟ้ามากจะต้องใช้เซลล์หลายแผ่นต่อกันแบบขนานแต่ถ้าต้องการให้แรงดันกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นก็ต้องใช้เซลล์หลาย ๆแผ่นแบบอนุกรมเซลล์ไฟฟ้าแบบนี้มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า สตอเรจเซลล์ หรือสตอเรจแบตเตอรี่(Storage Battery)

3. แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า  กระแสไฟฟ้าที่ได้มาจากพลังงานแม่เหล็กโดยวิธีการใช้ลวดตัวนำไฟฟ้าตัดผ่านสนามแม่เหล็ก หรือการนำสนามแม่เหล็กวิ่งตัดผ่านลวดตัวนำอย่างใดอย่างหนึ่งทั้งสองวิธีนี้จะทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลในตัวนำนั้น กระแสที่ผลิตได้มีทั้งกระแสตรงและกระแสสลับ

1)เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
หลักการของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงอาศัยหลักการที่ตัวนำเคลื่อนที่ตัดสนามแม่เหล็กจะเกิดแรงเคลื่อนที่ไฟฟ้าขึ้นในลวดตัวนำนั้น โครงสร้างของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง มีดังนี้
ก.ส่วนที่อยู่กับที่ประกอบด้วยโครงและขั้วแม่เหล็ก ส่วนนี้สร้างสนามแม่เหล็กหรือเส้นแรงแม่เหล็กและส่วนที่รับกระแสไฟออก

ข. ส่วนที่เคลื่อนที่ หรือส่วนที่หมุนเรียกว่า อาร์มาเจอร์ (Armature) ประกอบด้วย 1. แกนเพลา 2. แกนเหล็ก 3. คอมมิวเตเตอร์

2) เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ   มีโครงสร้างเหมือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง แต่ที่อาร์มาเจอร์มีวงแหวนแทนคอมมิวเตเตอร์ (Commutature) หลักการทำงานของการเกิดมีขั้นตอนโครงสร้าง 9 ขั้นตอน

4. แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากพลังงานความร้อน กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นจากพลังงานความร้อนโดยการนำโลหะ 2 ชนิดมายึดติดกันแล้วให้ความร้อนจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลในแท่งโลหะทั้งสอง เช่น ใช้ทองคำขาวกับคอนสแตนตันยึดปลายข้างหนึ่งให้ติดกัน และปลายอีกด้านหนึ่งของโลหะทั้งสองต่อเข้ากับเครื่องวัดไฟฟ้า กัลวานอมิเตอร์ เมื่อใช้ความร้อนเผาปลายของโลหะที่ยึดติดกันนั้น พลังงานความร้อนจะทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้าขึ้น เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเครื่องวัดไฟฟ้า

5.แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากพลังงานแสง เกิดจากการที่แสงผ่านกระแสไฟฟ้าจากพลังงานสารกึ่งตัวนำ เพราะว่าเมื่อสารกึ่งตัวนำได้รับแสง อิเล็กตรอนภายในสารหลุดออกมาและเคลื่อนที่ได้ แหล่งกำเนิดไฟฟ้านี้ที่ใช้อยู่ปัจจุบันเรียกว่าโฟโตเซลล์(Photo Cell) ใช้ในเครื่องวัดแสงของกล้องถ่ายรูป การปิดเปิดประตูลิฟต์และระบบนิรภัย เป็นต้น

6. แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากแรงกด กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากแรงกด สารที่ถูกแรงกด หรือดึง จะเกิดกระแสไฟฟ้าผลึกของควอตซ์ ทัวร์มาไลท์และเกลือโรเซลล์ เมื่อนำเอาผลึกดังกล่าวมาวางไว้ระหว่างโลหะทั้งสองแผ่นแล้วออกแรงกด สารนี้จะมีไฟฟ้าออกมาที่ปลายโลหะทั้งสอง พลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้ต่ำมาก นำไปใช้ทำไมโครโฟน หูฟัง โทรศัพท์ หัวปิคอัพของเครื่องเล่นจานเสียง เป็นต้น

จะเห็นได้ว่าแหล่งกำเนิดไฟฟ้ามีได้หลายรูปแบบ แต่ในที่นี้เราจะศึกษาเฉพาะเซลล์ไฟฟ้าเคมี

เซลล์ไฟฟ้าเคมี

เซลล์ไฟฟ้าเคมี  คืออุปกรณ์ที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าขึ้นมาได้ จากการเกิดปฏิกิริยาเคมี  ประกอบด้วยโลหะสองชนิดซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้าจุ่มอยู่ในสารละลายที่นำไฟฟ้า

องค์ประกอบที่สำคัญของเซลล์ไฟฟ้าเคมี

1) ขั้วไฟฟ้า (Electrode) ทำจากโลหะ สองชนิด  ที่แตกตัวเป็นไอออนได้ไม่เท่ากัน  โลหะที่ทำหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้านี้เรียกว่า      อิเลคโตรด  ขั้วหนึ่งเป็นขั้วบวก  อีกขั้วหนึ่งเป็นขั้วลบ

2) สารละลายที่นำไฟฟ้า (Electrolyte) เป็นสารละลายที่สามารถแตกตัวแล้วเกิดประจุไฟฟ้าได้  อาจเป็นสารละลายของกรด  เบส  เกลือ  เช่น สารละลายกรดซัลฟิวริก  สารละลายเบสโซเดียมไฮดรอกไซด์  สารละลายเกลือคอปเปอร์ซัลเฟตยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้  ทำหน้าที่เป็นอิเลคโทรไลต์  และสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้

การเกิดกระแสไฟฟ้าในเซลล์ไฟฟ้าเคมี มีหลักการดังนี้

เมื่อจุ่มโลหะลงในกรดเจือจาง  โลหะแต่ละชนิดจะแตกตัวเป็นไอออนได้ไม่เท่ากัน  เช่นในกรดซัลฟิวริกเจือจาง  แผ่นสังกะสีแตกตัวเป็นไอออนได้มากกว่าแผ่นทองแดง  จึงเกิดประจุลบที่แผ่นสังกะสีมากกว่า ทำให้มีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าแผ่นทองแดง  ประจุลบจากแผ่นสังกะสีจะเคลื่อนที่ไปหาแผ่นทองแดง เกิดกระแสอิเลคตรอนขึ้น 

ในขณะเดียวกันก็เกิดกระแสไฟฟ้า(สมมุติ) ไหลจากแผ่นทองแดงไปยังสังกะสี  ประจุลบจากแผ่นสังกะสีจะเคลื่อนที่ไปยังแผ่นทองแดงจนกระทั่งศักย์ไฟฟ้าของโลหะทั้งสองแผ่นเท่ากัน (ไม่เกิดความต่างศักย์) ประจุลบจึงหยุดการเคลื่อนที่

สารละลายกรดซัลฟิวริกเจือจางจะเกิดปฏิกิริยา โดย จะแตกตัวได้เป็นไฮโดรเจนไอออน  (H+) ซึ่งมีประจุบวก   เข้าไปรับอิเลคตรอนที่แผ่นทองแดง แล้วเกิดเป็นก๊าซไฮโดรเจนเกาะอยู่ที่แผ่นทองแดง การที่ไฮโดรเจนไอออนเข้าไปรับอิเลคตรอนจากแผ่นทอง ทำให้แผ่นทองแดงมีประจุลบน้อยกว่าแผ่นสังกะสี  ประจุลบจากสังกะสีจึงเคลื่อนที่จากแผ่นสังกะสีไปยังแผ่นทองแดงได้ตลอดเวลาเช่นกัน โดยซัลเฟตไอออนจะไปรวมกับสังกะสีไอออนเกิดเป็นสังกะสีซัลเฟตและตกตะกอน  ดังนั้นในเซลล์ไฟฟ้าเคมีแผ่นสังกะสีจึงผุกร่อนตลอดเวลา

เซลล์ปฐมภูมิ  เป็นเซลล์ไฟฟ้าที่เมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์แล้วไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เช่น ถ่านไฟฉาย เซลล์แอลคาไลน์ เซลล์ปรอท เซลล์เงิน เป็นต้น เซลล์ไฟฟ้าประเภทนี้เมื่อสร้างเสร็จสามารถนำมาใช้ได้เลย

1. เซลล์ดาเนียล  เป็นเซลล์กัลวานิก ประกอบด้วยครึ่งเซลล์ทองแดงและครึ่งเซลล์สังกะสี มีชื่อเรียกเฉพาะว่า เซลล์ดาเนียล (Daniel cell) ซึ่งใช้ภาชนะพรุน หรือแผ่นพรุนขั้นสารละลายในแต่ละครึ่งเซลล์ทั้งสองแทนสะพานไอออน

อิเล็กโทรดทองแดงประกอบด้วยโลหะทองแดงบรรจุอยู่ในสารละลายอิ่มตัวของคอปเปอร์(||) ซัลเฟต ส่วนล่างของเซลล์มีผลึกของคอปเปอร์ซัลเฟตเพื่อให้สารละลายอิ่มตัว สารอิเล็กโทรดสังกะสีประกอบด้วย โลหะสังกะสีลอยอยู่ในสารละลายสังกะสีซัลเฟตที่เจือจางใกล้ๆส่วนบนของเซลล์ เหนือสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่า เมื่อโลหะสังกะสีและทองแดงเชื่อมต่อกันด้วยลวด อิเล็กตรอนจะไหลผ่านเส้นลวดจากสังกะสีซึ่งถูกออกซิไดซ์ง่ายกว่าไปยังทองแดงซึ่งออกซิไดซ์ยากกว่า สังกะสีจะถูกออกซิไดซ์กลายเป็น Zn²⁺ ในสารละลาย ในขณะเดียวกัน Cu²⁺ จะถูกรีดิวซ์เป็นทองแดง ดังสมการ

ปฏิกิริยาที่เกิด

Anode (Oxidation)            Zn      Zn²⁺ +  2e^-

Cathode (Reduction)         Cu²⁺ + 2e^-      Cu

ปฏิกิริยารวม (Redox)      Zn + Cu²⁺       Zn²⁺ + Cu

ถ้าความเข้มข้นของ Zn²⁺ เพิ่มขึ้น ปฏิกิริยาที่ขั้วบวก ( Anode ) จะเลื่อนไปทางซ้าย เป็นผลให้ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ลดลง ซึ่งโดยปกติเซลล์ดาเนียลจะให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.10 โวลต์

เซลล์ที่ใช้หลักการเดียวกับดาเนียลเซลล์ แต่ใช้แคดเมียมและนิกเกิลแทนสังกะสีและทองแดง ใช้กันมากในแบตเตอรี่ เพราะมีอายุการใช้งานที่นานกว่า

2. ถ่านไฟฉายหรือเซลล์แห้ง

ปฏิกิริยาที่เกิด

Anode (Oxidation)            Zn      Zn²⁺ +  2e^-

Cathode (Reduction)         2MnO₂ + 2NH₄ + 2e^-       Mn₂O₃ + H₂O + 2NH₃

ปฏิกิริยารวม (Redox)      Zn + 2MnO₂ + 2NH₄ ⁺        Zn²⁺ + Mn₂O₃ + H₂O + 2NH₃

Zn²⁺ รวมกับ NH₂ เกิดสารประกอบเชิงซ้อน [Zn(NH₃)₄]²⁺ และ [Zn(NH₃)₂(H2O)]²⁺] เพื่อรักษาความเข้มข้นของ Zn²⁺และNH₃เซลล์ชนิดนี้มีแรงเคลื่อนประมาณ1.5โวลต์
                ที่คาโทดมีคาร์บอนอยู่สองรูปร่วมกัน : แกรไฟต์ หรือเรียกว่า "คาร์บอน แบลค" เกิดขึ้นจากการสลายสารไฮโดรคาร์บอนด้วยความร้อนสูงมาก (pyrolysis) หรือโดยการเผาไหม้บางส่วน (partial combustion) โดยทั่วไปอะเซทีลีนแบลคผลิตขึ้นจากการทำให้อะเซทีลีนสลายด้วยความร้อนที่ 800 ํC ผสมอะเซทีลีนแบลคหรือ ผงแกรไฟต์ด้วยอิเล็กโทรไลต์ และแมงกานีสไดออกไซด์เพื่อทำให้เป็นแป้งเปียกคาโทดที่นำไฟฟ้า สำหรับการใช้งานที่ต้องการพลังงานสูง และใช้เป็นครั้งคราว อย่างเช่น แฟลชกล้องถ่ายรูป แป้งเปียกจะมีส่วนผสมแกรไฟต์นำไฟฟ้ามากกว่าความเข้มข้นอาจสูงถึง 50% ในกรณีที่ต้องการ พลังงานต่ำแต่ใช้อย่างต่อเนื่อง ไม่ต้องการความนำไฟฟ้าสูง มักใช้อะเซทีลีนแบลคที่ความเข้มข้นสูงถึง 25% 

คาโทดยังมีแท่งทรงกระบอกเป็นตัวเก็บกระแสไฟฟ้า โผล่ออกจากแป้งเปียกที่มีคาร์บอนและผงแกรไฟต์ผสมอยู่กับสารที่ช่วยให้เกิดการเกาะติด (binder) นำส่วนนี้ไปอบแล้วเติมน้ำมันหรือขี้ผึ้งลงไปผสมเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่เหมาะสม แท่งทรงกระบอกนี้ทำหน้าที่สถานีบวกปลายทางให้แก่แบตเตอรี่ และนำกระแสไฟฟ้าจากมวลคาโทดที่อยู่ห้อมล้อม มันไม่ยอมให้น้ำที่ออกจากเซลล์ผ่านเข้าไปได้ แต่เป็นทางผ่านของออกซิเจนจากอากาศ มีความพรุนพอ ที่จะทำให้เกิดการระบายไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ใด ๆ ที่เกิดขึ้นในแบตเตอรี่

3. เซลล์อัลคาไลน์  มีส่วนประกอบและหลักการเหมือนกับถ่านไฟฉายแต่ใช้ด่าง KOH เป็นอิเล็กโทรไลต์แทน NH₄Cl

ปฏิกิริยาที่เกิด
Anode (Oxidation)            Zn + 2OH^-      ZnO + H₂O + 2e^-

Cathode (Reduction)         2MnO₂ + H₂O + 2e^-      Mn₂O₃ + 2OH^-

ปฏิกิริยารวม (Redox)       Zn + 2MnO₂       ZnO + Mn₂O₃

เซลล์อัลคาไลน์มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากับเซลล์แห้ง คือ 1.5 โวลต์แต่ใช้ได้นานกว่า เพราะน้ำและไฮดรอกไซด์ (OH^-) ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาหมุนเวียนกลับไปเป็นสารตั้งต้นของปฏิกิริยาได้อีก จึงทำให้ศักย์คงที่ตลอดการใช้งานและใช้ได้นานกว่า

4. เซลล์ปรอท มีหลักการเหมือนกับเซลล์อัลคาไลน์ แต่ใช้เมอร์คิวรี (II) ออกไซด์ ( HgO) แทนแมงกานีส (IV) ออกไซด์ (MnO₂)

ปฏิกิริยาที่เกิด

Anode (Oxidation)            Zn + 2OH^-      ZnO + H₂O + 2e^-

Cathode (Reduction)         HgO + H₂O  + 2e^-       Hg + 2OH^-

ปฏิกิริยารวม (Redox)       Zn + HgO      ZnO + Hg

เซลล์ปรอทมีขนาดเล็กเท่ากับเม็ดกระดุมให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.3 โวลต์ ให้ศักย์ไฟฟ้าเกือบคงที่ตลอดอายุการใช้งาน นิยมใช้ในเครื่องฟังเสียงของคนหูพิการ ถ่านนาฬิกา เครื่องช่วยฟังเข็มทิศ เกมส์กด เครื่องคิดเลข และกล้องถ่ายรูป

5. เซลล์เงิน มีส่วนประกอบเช่นเดียวกับเซลล์ปรอท แต่ใช้ซิลเวอร์ออกไซด์ ( Ag₂O) แทนเมอร์คิวรี (II) ออกไซด์ ( HgO)

ปฏิกิริยาที่เกิด Anode (Oxidation)            Zn + 2OH^-       ZnO + H₂O + 2e^-

Cathode (Reduction)         Ag₂O + H₂O + 2e^-      2Ag + 2OH^-

ปฏิกิริยารวม (Redox)       Zn + Ag₂O      ZnO + 2Ag

เซลล์เงินมีขนาดเล็ก อายุการใช้งานมากกว่าเซลล์ปฐมภูมิชนิดอื่นๆ แต่ราคาแพงกว่า ให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.5 โวลต์ จึงใช้กับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิด เช่น เครื่องคิดเลข นาฬิกา กล้องถ่ายรูปอัตโนมัติ

 

 

เซลล์ทุติยภูมิ  หมายถึง   ไฟฟ้าชนิดที่เมื่อใช้พลังงานไฟฟ้าจากเซลล์ออกไปแล้งสามารถจ่ายไฟฟ้าเข้ามาในเซลล์เพื่อให้เซลล์มีคุณสมบัติเหมือนเดิมได้อีกด้วย     ก็จำพวกแบตเตอรี่รถยนต์   หรือ  แบตเตอรี่แบบอัลคาไลน์   หรือแบตเตอรี่ชนิดที่ใช้กับเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ บางชนิด   ซึ่งเมื่อเราใช้ไฟหมดแล้วสามารถอัดไฟ   (Charge)  เข้ามาใหม่ได้ได้เซลล์ไฟฟ้าแบบทุติยภูมิมีชื่อเรียกหลายชื่อ      เช่น   STORAGE CELL, ACCUMLATOR, หรือ BATTERY เป็นต้น

1. เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบเอดิสัน (Edison storage battery)  ประกอบแผ่นเหล็กกล้า บรรจุผงเหล็กละเอียดส่วนนี้ทำหน้าที่เป็นขั้วลบ สำหรับขั้วบวกเป็นแผ่นเหล็กกล้าบรรจุด้วยนิเกิล(IV) ออกไซด์ไฮเดรต ส่วนอิเล็กโทรไลต์เป็นสารละลายที่มีโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ 21% ผสมลิเทียมไฮดรอกไซด์เล็กน้อย เมื่อมีการจ่ายไฟฟ้า ปฏิกิริยาครึ่งเซลล์เกิดขึ้นดังนี้

                Anode (Oxidation)            NiO₂(s) + 2H₂O(l) + 2e^-        Ni(OH)₂(s) + 2OH^-(aq)

Cathode (Reduction)         Fe(s) + 2OH^-(aq)      Fe(OH)₂(s) + 2e^-

ปฏิกิริยารวม (Redox)       Fe(s) + NiO₂(s) + 2H₂O(l)      Fe(OH)₂(s) + Ni(OH)₂(s)

เมื่อมีการอัดไฟฟ้า ปฏิกิริยาจะเปลี่ยนทิศทางจากขวาไปซ้าย ศักย์ไฟฟ้าของแต่ละเซลล์แบบเอดิสัน มีค่า1.4 โวลต์

2. แบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์แข็ง  สารจำพวกพอลิเมอร์บางชนิด มีสมบัติยอมให้ไอออนผ่านได้ดีแต่ไม่ยอมให้อิเล็กตรอนผ่านได้จึงนำมาใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ที่เรียกว่า อิเล็กโทรไลต์แข็ง และสามารถนำมาประกอบกับขั้วไฟฟ้าเป็นแบตเตอรี่ได้ โดยมีโลหะลิเทียมเป็นแอโนดและไทเทเนียมไดซัลไฟด์ (TiS₂) เป็นแคโทด ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์นี้มีค่าประมาณ 2 โวลต์

ปฏิกิริยาที่เกิด
Anode (Oxidation)            Li        Li⁺ + e^-

Cathode (Reduction)         TiS₂ + e^-      TiS₂^-

ปฏิกิริยารวม (Redox)       Li + TiS₂      Li⁺ + TiS₂ ^-

เมื่อโลหะลิเทียมให้อิเล็กตรอนแล้วจะกลายเป็น Li⁺ ผ่านอิเล็กโทรไลต์แข็งไปยังแคโทดซึ่งมี TiS₂ ทำหน้าที่รับอิเล็กตรอนเกิดเป็น TiS₂ ^-(s) จากนั้น TiS₂ ^- จะรวมตัวกับ Li⁺ เกิดเป็น LiTiS₂ อิเล็กโทรไลต์แข็งทำหน้าที่เป็นฉนวนต่ออิเล็กตรอน จึงทำให้เซลล์ไฟฟ้านี้สามารถใช้งานได้โดยไม่เกิดการลัดวงจร เซลล์ไฟฟ้าแบบนี้สามารถประจุไฟได้ใหม่ ในปัจจุบันนี้มีการใช้แบตเตอรี่ชนิดนี้กับรถยนต์ ทำให้ไม่ต้องเติมน้ำกลั่นกับแบตเตอรี่อีกต่อไปเมื่อแบตเตอรี่นี้หมดอายุการใช้งานแล้วก็สามารถเปลี่ยนใหม่ได้ แต่ยังมีราคาแพงมากเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ที่ใช้แผ่นตะกั่วเป็นขั้วไฟฟ้าและใช้สารละลายกรดเป็นอิเล็กโทรไลต์

3. เซลล์นิกเกิล – แคดเมียม หรือ เซลล์นิแคด  เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบนิกเกิล-แคดเมียมเป็นการเลียนแบบมาจากเซลล์แบบเอดิสัน โดยใช้ผงแคดเมียมแทนผงเหล็ก  มีแอโนดเป็นโลหะแคดเมียม และแคโทดเป็นนิกเกิล (IV) ออกไซด์ ใช้เบสเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์

เซลล์ Ni-Cd ขั้วถูกเรียงกันเป็นม้วนๆ มีลักษณะเป็นวุ้น แต่ละชั้นแช่ใน NaOH หรือ KOH ที่ชื้นเหลว

ปฏิกิริยาที่เกิด

Anode (Oxidation)            Cd(s) + 2OH^-(aq) Cd(OH)₂(s) + 2e^-

Cathode (Reduction)         NiO₂(s) + 2H₂O + 2e^- Ni(OH)₂(s) + 2OH^-(aq)

ปฏิกิริยารวม (Redox)      Cd(s) + NiO₂(s) + 2H₂O Cd(OH)₂(s) + Ni(OH)₂(s)

สารผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาเป็นของแข็งหุ้มเกาะแน่นอยู่ที่ผิวของแต่ละขั้ว ดังนั้นเมื่อใช้ไฟไปนานๆ จึงต้องนำมาอัดไฟใหม่ เพื่อให้สารที่เป็นของแข็งเหล่านั้นหลุดออก กลายเป็นสารตั้งต้นใหม่ เซลล์ชนิดนี้ไม่เกิดก๊าซ จึงไม่เกิด Polarization ดังนั้น ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์จึงคงที่ คือ 1.30 โวลต์ ซึ่งเซลล์หนึ่ง ๆ สามารถชาร์จไฟได้ไม่น้อยกว่า 1,000 ครั้ง

วิวัฒนาการของเซลล์แห้งแบบนิกเกิลแคดเมียมเป็นที่นิยมใช้กันมาก เมื่อใช้จนไฟหมดสามารถประจุไฟได้ ทั้งยังมีน้ำหนักเบามาก และจ่ายกระแสไฟได้สูงมาก จึงนิยมใช้กับเครื่องคิดเลข ไฟแฟลชถ่ายภาพ เครื่องโกนหนวด นาฬิกาข้อมือ ตลอดจนอุปกรณ์ทางอิเลคทรอนิกส์ต่าง ๆ

4. เซลล์สะสมไฟฟ้าลิเทียม

แบตเตอรี่สมัยใหม่นิยมใช้ลิเทียมเป็นอาโนด เพราะว่ามันมีคุณสมบัติรวมไว้ทั้งศักย์ไฟฟ้าสูงและน้ำหนักสมมูล (equivalent weigt) ต่ำ ทำให้มีความจุคูลอมบ์สูง ซึ่งหมายถึงมีปริมาณอิเล็กตรอนต่อหน่วยน้ำหนักสูง ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเทียมจึงมีความหนาแน่นพลังงานสูง คาร์บอนมักนำมาใช้ในแบตเตอรี่ลิเทียมเสมอ มีการศึกษาหน้าที่ของคาร์บอนในแบตเตอรี่ประเภทนี้อย่างกว้างขวาง ลิเทียมไม่ว่าในรูปโลหะหรือเป็นสารประกอบ ใช้ในทั้งแบตเตอรี่แบบอัดไฟซ้ำได้ และอัดไฟซ้ำไม่ได้

หน้าที่ของคาร์บอนในแบตเตอรี่ลิเทียม
ประเภทของแบตเตอรี่	องค์ประกอบคาร์บอน	หน้าที่
Lithium/sulphur dioxide	อะเซทีลีนแบลคติดเทฟลอน	เพิ่มการนำไฟฟ้าให้คาโทด
Lithium/thionyl chloride	อะเซทีลีนแบลคติดเทฟลอน	เพิ่มการนำไฟฟ้าให้คาโทด
Lithium/air	Catalysed Chevron black	ผิวหน้าว่องไวต่อปฏิกิริยาสำหรับลดออกซิเจน
Lithium/manganese dioxide (อัดไฟใหม่ไม่ได้)	Vulcan VXC 72Rplus MnO2	เพิ่มการนำไฟฟ้าให้คาโทด
Lithium/lithiated MnO2	Super-S/graphite in LiMn2O4	เพิ่มการนำไฟฟ้าให้คาโทด
Lithium-ion (Li/LiCoO2)	5-10% อะเซทีลีนแบลคหรือแกรไฟต์ใช้แล้ว	เพิ่มการนำไฟฟ้าให้คาโทด
Lithium-ion	ถ่านโค้กบริสุทธิ์หรือแกรไฟต์บริสุทธิ์	ที่รองรับสำหรับให้ลิเทียมแทรกตัว

แบตเตอรี่ลิเทียมที่อัดไฟซ้ำได้

1.  ลิเทียมไอออน ขั้วอาโนดเป็นลิเทียมไอออนที่แทรกอยู่ในคาร์บอน ส่วนขั้วคาโทดเป็นออกไซด์ของโลหะทรานสิชัน เช่น โคบอลต์ออกไซด์ และมีลิเทียม แทรกอยู่ในเนื้อวัสดุเช่นเดียวกัน

Lithium Ion Cylindrical cell structure

Lithium Ion Prismatic cell structure

แบตเตอรี่เหล่านี้ใช้คาร์บอนในรูปต่าง ๆ รูปแบบในยุคต้นมีปิโตรเลียมโค้ก ซึ่งได้จากการทำให้น้ำมันยางปิโตรเลียมร้อนที่อุณหภูมิระหว่าง 900-1,000° C แต่ปัจจุบันนิยมใช้แกรไฟต์ มากกว่า เพราะมันมีความจุให้ลิเทียมไอออนเข้าไปแทรกอยู่ได้สูงกว่า ซึ่งทำให้ความจุไฟฟ้าเพิ่มขึ้น สารอื่นที่อาจใช้แทรกลิเทียมไอออนได้แก่ Cu Sn และทินออกไซด์ ก็กำลังมีการศึกษากันอยู่ แต่ถึงอย่างไรคาร์บอนก็ยังเป็นวัสดุที่เลือกใช้กัน อาจเติมคาร์บอนแบลคให้แก่องค์ประกอบของอาโนด เพื่อช่วยเพิ่มความจุไฟฟ้าก็เป็นไปได้

หลักการทำงานของ Li-Ion ภายในตัวแบตจะประกอบด้วยสาร คาร์บอน ที่สามารถ ซึมซับ และ คาย ไอออนของลิเทียม ได้ ระหว่างชาร์จ ภายในตัวแบตเตอรี่ จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงของสารเคมีข้างใน แต่จะเกิดปฏิกิริยาเคมีในแบตเตอรี่ ดังสมการเคมีดังต่อไปนี้
             charging        LiCoO₂ + 6C  Li1-xCoO₂ + LixC6
           discharging     Li1-xCoO₂ + LixC  Li1-x + dxCoO₂ + Lix-dxC

ข้อดีของ Li-Ion คือ
1. น้ำหนักเบา 2. ผลกระทบจาก Memory Effect น้อยมาก แทบจะไม่มีเลย 3. มีความหนาแน่นของพลังงานสูง คือ ถ้าเทียบขนาด และน้ำหนักปริมาตรที่เท่ากัน ระหว่าง Ni-CD Ni-MH Li-Ion  Li-Ion จะเก็บไฟได้มากกว่า 4. มีแรงดันไฟสูง Li-Ion ก้อนเดียว จะเท่ากับเอา Ni-CD 3 ก้อนมาต่อกัน คือประมาณ 3.7 V 5. จ่ายกระแสไฟได้คงที่แม้ว่าไฟจะใกล้หมด 6. ไม่มีโลหะหนักเป็นส่วนประกอบ เช่น ตะกั่ว ปรอท แคดเมียม 7. มีอายุการใช้งานยาวกว่า เพราะการชาร์จ จะคิดเป็น Cycle ไม่ได้คิดเป็นจำนวนครั้ง 8.ใช้เวลาในการชาร์จน้อย คือ 2 - 4 ชั่วโมง 9. ไม่ต้องกระตุ้นเซลล์ในการชาร์จครั้งแรก

แต่ Li-Ion ก็ยังมีผลเรื่องของการใช้งานอย่างหนึ่งคือ หากมีการดิสชาร์จ (การคายประจุแบตเตอรี่) หรือใช้แล้วปล่อยให้ไฟหมดจากตัวเซลของแบตเตอรี่แบบเกลี้ยงเลย อาจเสื่อมประสิทธิภาพได้ หรืออาจจำเป็นต้องกระตุ้นการชาร์จ ระยะหนึ่งก่อนที่จะกลับมาใช้งานปกติ เช่น เมื่อเราทิ้งเครื่องพร้อมแบตเตอรี่จนไฟหมด และไม่ได้ชาร์จ จนกระทั่งไฟหมดจากแบตเตอรี่ เมื่อเสียบสายชาร์จ ไฟอาจไม่สามารถชาร์จได้ในทันที อาจต้องรอ 30-60 นาที เพื่อกระตุ้นเซลล์แบตเตอรี่ ให้กลับคืนสภาพ ก่อนการชาร์จได้อีกครั้ง แต่ในแบตเตอรี่แบบ Li-Polymer ได้รับการพัฒนาจาก Li-Ion อีกระดับคือ นอกจากจะเบา แล้ว ยังสามารถที่จะปล่อยให้ไฟหมด โดยไม่มีผลเรื่องความเสื่อมประสิทธิภาพ

2. แบตเตอรี่ลิเทียม/อากาศ ประกอบด้วยอาโนดในรูปแผ่นโลหะลิเทียม (lithium foil) ต่อกับขั้วคาโทดทำด้วยคาร์บอนสัมผัสอยู่กับออกซิเจน หรือเรียกว่า “ขั้วไฟฟ้าอากาศ (air electrode)” อยู่ในโพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์ แบตเตอรี่ที่ใช้ขั้วอิเล็กโทดแตกต่างออกไปเช่น อาโนด ทำจากอะลูมิเนียมหรือสังกะสีก็มีบ้าง แต่แบตเตอรี่ลิเทียม/อากาศ มีศักยภาพการทำงานสูงส่งเป็นพิเศษ

ขั้วไฟฟ้าอากาศมีตัวรองรับเป็นแกรไฟต์พรุน หรือ อะเซทีลีนแบลค และมีตัวเร่งโคบอลต์กระจายอยู่โดยทั่ว ขณะที่เซลล์จ่ายไฟจะเกิดลิเทียมเพอรอกไซด์มาจับที่รูพรุน การจ่ายไฟสิ้นสุดลงเมื่อคาโทดถูกอุดตันจนหมดสิ้น อัตราการจ่ายไปของแบตเตอรี่มีความสัมพันธ์กับพื้นที่ผิวของวัสดุคาร์บอน เมื่อใช้อะเซทีลีนแบลคเชฟรอน (Chevuron) ประสิทธิภาพการทำงานก็ยิ่งดีขึ้น ทำให้มีพื้นที่ผิว 40 ตารางเมตรต่อกรัม สูงกว่าแกรไฟต์ซึ่งให้พื้นที่ผิว 5 ตารางเมตรต่อกรัม คาร์บอนที่มีพื้นที่ผิวสูงเช่น Ketjenblack (1,000 ตารางเมตรต่อกรัม) หรือ Black Pearl 2,000 (2,000 ตารางเมตรต่อกรัม) ยิ่งทำให้ประสิทธิภาพการทำงานดีขึ้นไปอีก การพัฒนาในอนาคตสำหรับแบตเตอรี่ลิเทียมจะมุ่งเน้นไปที่การใช้โพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์เพื่อผลิตระบบซึ่งมี น้ำหนักเบาและยืดหยุ่นออกมา

แบตเตอรี่ลิเทียมแบบอัดไฟใหม่ไม่ได้  ที่ผลิตกันมากได้แก่ระบบลิเทียม/แมงกานีสไดออกไซด์ ลิเทียม/ไทโอ-นิลคลอไรด์ การเติมคาร์บอนให้แก่คาโทดก็เพื่อเพิ่มความนำไฟฟ้าและเพิ่มความจุกระแสให้สูงขึ้น ในระบบคาโทดเหลว (ไทโอนิลคลอไรด์ และซัลเฟอร์ไดออกไซด์) อะเซทีลีนแบลคคือตัวเก็บกระแสที่สมบูรณ์แบบเพราะความทนทานทางเคมีของมันต่อของเหลวที่กัดกร่อนเหล่านี้ อย่างไรก็ตามงานวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้แสดงให้เห็นว่าการแทนที่ อะเซทีลีนแบลคด้วยเส้นใยจุลภาคของคาร์บอน (carbon microfibers) ช่วยเพิ่มความจุของคาโทดได้ถึง 70% เพราะมันช่วยให้เกิดการสัมผัสกันระหว่างอนุภาคของวัสดุ ที่ว่องไวต่อปฏิกิริยาคาโทด

5. เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว   (LEAD-ACID BATTERY) แบตเตอรี่ชนิดนี้คือ แบตเตอรี่ที่เราเห็นทั่วไป เช่น แบตเตอรี่รถยนต์ แผ่นธาตุขั้วบวกและลบด้วยตะกั่ว และแช่ลงใน กรดกำมะถัน สามารถอัดไฟใหม่ได้เมื่อใช้ไปแล้วภายในมีหลายๆ เซลล์ต่ออนุกรมกันปกติแต่ละเซลล์มีแรงดันออกมา  = 2 V ถ้าต่ออนุกรมกัน 6 เซลล์ก็จะได้ 12 V เป็นต้น โครงสร้างประไปด้วยแผ่นธาตุทำด้วยตะกั่วบริสุทธิ์เป็นขั้วลบ  และแผ่นธาตุของตะกั่วไดออกไซด์เป็นขั้วบวก  ตัวที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ คือ กรดซัลฟูริก (H₂SO₄) ถ้ามีการบำรุงรักษาให้ดีแล้วจะมีอายุการใช้งานประมาณ   5  ปี

 

 

 

 

การทำงานของแบตเตอรี่

1. การอัดไฟครั้งแรก เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วอยู่ในรูปเซลล์อิเล็กโทรไลต์

เมื่อต่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้าเข้ากับแผ่นตะกั่ว (Pb) ทั้ง 2 แผ่น แล้วผ่านกระแสไฟฟ้าปริมาณพอเหมาะลงในสารละลายกรดกำมะถัน จะเกิดการเปลี่ยนแปลงดังนี้

                ที่ขั้ว A (Anode) ซึ่งต่อเข้ากับขั้วบวกของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าเป็นขั้วบวก พบว่ามีสารสีน้ำตาลดำของเลด(IV) ออกไซด์ (PbO₂) มาเกาะเคลือบที่แผ่น Pb อธิบายได้ว่า Pb ถูกออกซิไดซ์เกิด PbO₂ (สารสีน้ำตาลดำ) ดังนี้

(1)          Pb(s)      Pb²⁺(aq) + 2e^-

(2)          Pb²⁺(s) + 2H₂O(l)      PbO₂(s) + 4H⁺(aq) + 4e^-

รวม        Pb(s) + 2H₂O(l) PbO₂(s) + 4H⁺(aq) + 4e^-                                    

ที่ขั้ว B  (Cathode)   ซึ่งต่อเข้ากับขั้วลบของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า เป็นขั้วลบ มีฟองก๊าซ H₂ เกิดขึ้นรอบๆแผ่น Pb อธิบายได้ว่า H⁺ ในสารละลายกรดกำมะถัน ถูกรีดิวซ์เป็นก๊าซ H₂ ดังนี้

2H⁺(aq) + 2e^-      H₂(g)

2. การจ่ายไฟ  เซลล์ไฟฟ้าแบบตะกั่วอยู่ในรูปเซลล์กัลวานิก

    

                หลังจากอัดไฟสักครู่หนึ่งปลดแหล่งกำเนิดไฟฟ้าออก ต่อโวลต์มิเตอร์แทน จะพบว่าเข็มที่โวลต์มิเตอร์เบนได้จากขั้ว B ไป A เกิดการเปลี่ยนแปลง ดังนี้

                ที่ขั้ว B เป็นขั้วลบ แผ่นตะกั่วสึกกร่อน เกิดคราบสีขาวตกอยู่ก้นภาชนะ อธิบายได้ว่า Pb เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันให้ Pb²⁺ ซึ่งจะทำปฏิกิริยาต่อกับ  ในสารละลายกรดกำมะถัน เกิดตะกอนสีขาวของ PbSO₄ ไม่ละลายน้ำ ดังนั้น ขั้ว B เป็น Anode ด้วย

                (1)        Pb(s)      Pb²⁺(aq) + 2e^-

(2)        Pb(s) + SO^2-₄(aq)      PbSO₄(s)

รวม        Pb(s) + SO^2-₄(aq)      PbSO₄(s) + 2e^-

ที่ขั้ว A เป็นขั้วบวก PbO₂ ที่เคลือบอยู่บน Pb สีน้ำตาลดำหายไป เกิดตะกอนสีขาวขึ้น อธิบายได้ว่า PbO₂ เกิดปฏิกิริยากับ H⁺ เกิด Pb²⁺ และ H₂O แล้ว Pb²⁺ ทำปฏิกิริยาต่อกับ ในสารละลายกรดกำมะถัน เกิดตะกอนสีขาวของ PbSO₄ ไม่ละลายน้ำ ดังนั้น ขั้ว A เป็น Cathode

(1) PbO₂(s) + 4H⁺ (aq) + 2e^-     Pb²⁺(aq) + 2H₂O(l)

(2) Pb²⁺(aq) + SO^2-₄(aq)      PbSO₄(s)

รวม        PbO₂(s) + 4H⁺(aq) + SO^2-₄(aq) + 2e^-       PbSO₄(s) + 2H₂O(l)

ปฏิกิริยารวมของการจ่ายไฟของเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว คือ

Pb(s) + PbO₂(s) + 4H⁺(aq) + 2SO^2-₄(aq)      2PbSO₄(s) + 2H₂O(l)

3. การอัดไฟครั้งที่ 2 เซลล์สะสมไฟฟ้า เมื่อจ่ายไฟไปนานๆ ต้องนำมาอัดไฟใหม่ สำหรับปฏิกิริยาในการอัดไฟครั้งที่ 2 และครั้งต่อไปจะเกิดขึ้นเหมือนกัน ยกเว้น การอัดไฟครั้งแรกที่แตกต่างกันเท่านั้น

                สำหรับปฏิกิริยาการอัดไฟครั้งที่ 2 เกิดตรงข้ามกับปฏิกิริยาการจ่ายไฟ โดยเปลี่ยนสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจากการจ่ายไฟมาเป็นสารตั้งต้นใหม่ ส่วนขั้วบวก ขั้วลบก็ยังคงเป็นขั้วเดิมไม่ว่าจะเป็นการัดไฟหรือจ่ายไฟ ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในแต่ละขั้วเป็นดังนี้

                ที่ขั้ว A เป็นขั้วบวก เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน จึงเป็น Anode

PbSO₄(s) + 2H₂O(l)      PbO₂(s) + 4H⁺(aq) + 2e^-

               

ที่ขั้ว B เป็นขั้วลบ เกิดปฏิกิริยารีดักชัน จึงเป็น Cathode          

PbSO₄(s) + 2e^-       Pb(s) + SO^2-₄(aq)

ปฏิกิริยารวมของการอัดไฟครั้งที่ 2 และครั้งอื่น คือ

2PbSO₄(s) + 2H₂O(l)      Pb(s) + PbO₂(s) + 4H⁺(aq) + 2SO^2-₄(aq)

จ่ายไฟ

**สรุปปฏิกิริยาของการจ่ายไฟและอัดไฟทั่วไป ดังนี้

อัดไฟ

Pb(s) + PbO₂(s) + 4H⁺(aq) + 2SO^2-₄(aq)                      2PbSO₄(s) + 2H₂O(l)  

 

การตรวจสภาพแบตเตอรี่

              วิธีง่ายและนิยมใช้กันมากก็คือ   ใช้ไฮโดรมิเตอร์     (HYDROMETER) วัดค่าความถ่วงจะเพาะของสารละลายกรดกำมะถัน โดยใช้ไฮโดรมิเตอร์ดูดสารละลายของกรดกำมะถันในหม้อแบตเตอร์รี่ออกมาภายในของไฮโดรมิเตอร์ จะเป็นหลอดแก้วถ่วงด้วยน้ำหนักด้านบนมีก้านยาวทีก้านจะบอกค่าความถ่วงจำเพาะของน้ำยาค่าต่างๆ เมื่อสารละลายถูกดูดเข้าในไฮโดรมิเตอร์แล้ว หลอดแก้วภายในจะลอยอยู่ในระดับหนึ่ง และเราก็อ่านค่าอ่านถ่วงจำเพาะของน้ำยาที่ขีดหลอดแก้วที่เท่ากับระดับน้ำยา  โดยให้อ่านในระดับสายตาเราก็จะรู้ว่าแบตเตอรี่มีสภาพอย่างไร

สภาพของแบตเตอรี่เมื่อดูจากค่าความถ่วงจำเพาะของน้ำยา    (สารละลายกรดกำมะถัน)

               แบตเตอรี่ไฟอยู่เต็ม                            ถ.พ   1.275-1.300       ไม่ต้องอัดไฟ

              แบตเตอรี่มีไฟอยู่ครึ่งหนึ่ง                  ถ.พ    1.225                 ต้องอัดไฟใหม่

               แบตเตอรี่มีไฟอยู่ประมาณ 1 ใน  4    ถ.พ   1.150                  ต้องอัดไฟใหม่

จะเห็นได้ว่าถ้าเราเปิดจุกเกลียวด้านบนของแบตเตอรี่  และใช้ไฮโดรมิเตอร์ตรวจสอบถ้าค่า  ถ.พ.ต่ำกว่า  1.225  ล่ะก็ต้องรีบนำไปอัดไฟทันที  และอายุของแบตเตอรี่จะยืนยาวต่อไป  แต่ถ้า        ทิ้งไว้นานจน ถ.พ.ของน้ำยาเท่ากับ  1.150  เมื่อนำไปอัดไฟใหม่แบตเตอรี่ก็ยังคงใช้ได้  แต่อายุการใช้งานจะสั้นลงกว่าเดิมมาก  แต่ถ้าทิ้งไว้นานกว่านี้อีกจน  ถ.พ.ตำกว่า  1.150  และเราไม่สามารถอัดไฟเข้าไป  และใช้ได้ดีกว่าเดิม ซึ่งก็คือแบตเตอรี่ที่หมดสภาพแล้ว

 

ความจุของแบตเตอรี่

               คือความสามารถของแบตเตอรี่ที่จะเก็บประจุไฟฟ้าไว้ในรูปของแอมแปร์ –ชั่วโมง (Ampare hours) ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ขนาด  100 A-hr  หมายถึง  แบตเตอรี่ที่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้า  12.5 V ได้ใน 8 ชั่วโมง  (12.5 A  x  8.hr  = 100  A-hr)ปดติอัตราการจ่ายกระแสของแบตเตอรี่ตามปกติจะเทียบกับ  8 ชั่วโมงเสมอ 

ชนิดแบตเตอรี่รถยนต์

แบบธรรมดา คือ แบตเตอรี่ที่ภายในบรรจุโครงแผ่นธาตุกำเนิดไฟฟ้า ที่เกิดจากการผสมกันระหว่างโลหะ 2 ประเภท ได้แก่ ตะกั่วซึ่งเป็นส่วนผสมหลัก และโลหะอื่นๆ ตามแต่สูตรจะคิดค้นได้ ส่วนใหญ่ใช้ตะกั่วผสมกับพลวง โดยเป็นแบตเตอรี่ที่ใช้กันมาอย่างยาวนานตั้งแต่เริ่มแรกในรถยนต์และรถจักรยานยนต์ หรือที่รู้จักกันโดยทั่วไปว่า แบตเตอรี่น้ำ (Storage Battery) ที่ต้องหมั่นเติมน้ำกลั่นที่สูญเสียไปจากการใช้งาน และต้องชาร์จไฟฟ้าก่อนการใช้งานในครั้งแรก โดยสามารถนำมาชาร์จไฟฟ้าและเติมน้ำกลั่นได้เรื่อยๆ เมื่อไฟฟ้าหมด จนกว่าอายุการใช้งานของโครงแผ่นธาตุจะเสื่อมไป

แบตเตอรี่แบบไม่ต้องบำรุงรักษา หรือ MF ชื่อก็บอกอยู่แล้วว่าไม่ต้องรักษา ก็หมายความว่า ไม่ต้องมาคอยตรวจดูว่าน้ำกลั่นแห้งหรือยัง ตลอดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ไม่ต้องมีการเติมน้ำกลั่น ซื้อมาจากร้านจำหน่ายแกะกล่องแล้วใช้ได้ทันที และเป็นที่นิยมอย่างสูงในเวลานี้ นับแต่เปิดตัวอย่างเป็นทางการในรถยนต์แบบซีดานที่ประกอบในช่วงปี 2545 เป็นต้นมา ด้วยความที่เป็นแบตเตอรี่ที่ใช้งานง่ายจึงถูกบรรจุมาในรถยนต์รุ่นใหม่ๆ ตั้งแต่ขั้นตอนการประกอบในโรงงาน แต่เมื่อมีข้อเด่น ก็ย่อมต้องมีข้อด้อยบ้างในบางเรื่อง แบตเตอรี่แบบ MF จะเป็นแบบแคลเซียม เมนเทนแนนซ์ ฟรี (Calcium-Maintenance Free : Ca-MF) โครงธาตุโลหะเป็นตะกั่วผสมแคลเซียมทั้งขั้วบวกและลบ มีคุณสมบัติที่ดีในการกำเนิดไฟฟ้า และไม่ต้องเติมน้ำกลั่นตลอดอายุการใช้งาน แต่ก็มีความต่างที่ต้องกล่าวถึงบ้าง คือ ประเทศไทยเป็นเมืองที่มีอากาศร้อนมาก อาจจะต้องมีการเติมน้ำกลั่นบ้างเล็กน้อย เพราะว่าน้ำกลั่นในแบตเตอรี่มีโอกาสที่ระเหยออกไปได้บ้าง ข้อดีคือใช้งานง่าย แต่ข้อด้อยก็คือ เรื่องความทนทานในการใช้งานหนัก จะไม่เหมาะสมกับรถยนต์ที่ต้องจ่ายกระแสไฟมาก (Deep Cycle-Heavy Duty) เช่น รถบรรทุก และรถโดยสาร  

แบตเตอรี่แบบ MF เหมาะแก่การใช้งานกับรถจักรยานยนต์ในประเทศไทย เพราะสังเกตจากความนิยมของตลาดจักรยานยนต์ไทยที่แตกต่างจากญี่ปุ่นโดยสิ้นเชิง ตลาดในไทยชอบรถจักรยานยนต์ที่มีรูปร่างเพรียวลม ผู้ผลิตพยายามดีไซน์ให้บางและมีเนื้อที่น้อยที่สุด การติดตั้งแบตเตอรี่จึงมีการวางในตำแหน่งที่ต่างกันไป มีทั้งตะแคงข้าง หรือกลับหัวกลับหาง ถ้าใช้แบตเตอรี่แบบดั้งเดิมน้ำกลั่นก็จะมีการเอียงไปอยู่ข้างใดข้างหนึ่ง เมื่อน้ำกลั่นลดลงแผ่นธาตุข้างในก็จะเสียและเสื่อมได้

แบตเตอรี่แบบไฮบริด ถือได้ว่าเป็นความก้าวหน้าทั้งในด้านการผลิตแบตเตอรี่และความเหมาะสมกับการใช้งานที่สมบุกสมบัน เป็นการรวมข้อดีในเรื่องความทนทานของแบตเตอรี่แบบธรรมดาที่ต้องเติมน้ำกลั่น กับแบตเตอรี่แบบ MF ที่ไม่ต้องดูแลรักษามากมายนักเข้าด้วยกัน แบตเตอรี่แบบไฮบริดมีอายุการใช้งานที่ทนทานกว่าแบบธรรมดา แต่ไม่ต้องกังวลเรื่องการเติมน้ำกลั่น การใช้งานจริงสามารถเติมน้ำกลั่นได้ในทุกๆ 5,000 หรือ 1 หมื่น กม.ซึ่งทำได้พร้อมกับการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่องตามปกติ และเมื่อเทียบกับสภาพการใช้งานที่หนักเท่ากันแล้ว ไฮบริดจะมีคุณสมบัติโดยรวมดีกว่าแบตเตอรี่แบบ Ca-MF ด้วย