EN
Quick Links
แบตเตอรี่ลิเธียมที่สามารถชาร์จใหม่ได้มีความเสี่ยงเรื่องไฟไหม้อย่างร้ายแรง เนื่องจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการลุกลามทางความร้อน (thermal runaway) ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่แบตเตอรี่เริ่มให้ความร้อนแก่ตัวเองอย่างควบคุมไม่ได้ จนอาจถึงขั้นระเบิดได้ โดยปัญหานี้มักเกิดขึ้นหลังจากที่แบตเตอรี่ได้รับความเสียหายทางกายภาพ มีการชาร์จเกินกำลัง หรือถูกเก็บไว้ในอุณหภูมิที่สูงกว่า 60 องศาเซลเซียส สภาพดังกล่าวทำให้ชิ้นส่วนภายในที่ทำหน้าที่กั้นแบ่งส่วนต่างๆ ภายในแบตเตอรี่เสื่อมสภาพลง จนเกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่ปล่อยสารอิเล็กโทรไลต์ที่ติดไฟได้ออกมา เพียงแค่เซลล์เดียวถูกทะลุก็อาจทำให้เซลล์ใกล้เคียงเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ได้ทันที เพื่อจัดการกับความเสี่ยงทั้งหมดนี้ ผู้ผลิตจำเป็นต้องมีระบบควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ รวมถึงขั้นตอนการคายประจุที่เหมาะสมก่อนการเก็บรักษาหรือขนส่ง ในปัจจุบัน บริษัทหลายแห่งได้เพิ่มคุณสมบัติด้านความปลอดภัยพิเศษเข้าไว้ในแบบแปลนการออกแบบแบตเตอรี่ของตน เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดเหตุการณ์เช่นนี้ขึ้น
ความเสถียรของแบตเตอรี่ได้รับผลกระทบอย่างแท้จริงจากทั้งอุณหภูมิและความชื้น การวิจัยแสดงให้เห็นว่าเมื่อเซลล์ถูกเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 25 องศาเซลเซียส มักจะเสื่อมสภาพเร็วขึ้นประมาณสามเท่าเมื่อเทียบกับเซลล์ที่เก็บรักษาไว้ระหว่าง 15 ถึง 20 องศาเซลเซียส การทดสอบทางอิเล็กโทรเคมีก็ยืนยันเรื่องนี้เช่นเดียวกัน เมื่ออากาศมีความชื้นมากเกินไป ความชื้นที่สูงกว่า 60% จะเริ่มกัดกร่อนขั้วต่อของแบตเตอรี่ และส่งเสริมการเติบโตของสิ่งที่เรียกว่าเดนไดรต์ (dendrites) ภายในเซลล์ ซึ่งทำให้โอกาสเกิดวงจรลัดวงจรภายในสูงขึ้นมาก สำหรับการเก็บรักษาที่เหมาะสม ควรเก็บแบตเตอรี่ในสถานที่ที่อุณหภูมิคงที่ หลีกเลี่ยงการวางไว้ในห้องใต้หลังคาหรือโรงรถที่อุณหภูมิอาจเปลี่ยนแปลงมากกว่า 10 องศาเซลเซียสภายในหนึ่งวัน สิ่งสำคัญอีกอย่างคือการควบคุมระดับความชื้นให้อยู่ต่ำกว่า 50% ถุงเจลซิลิกา (Silica gel) ใช้ดีในการดูดซับความชื้นส่วนเกินและปกป้องความเสียหายที่เกิดจากสภาพแวดล้อมที่ชื้น
เมื่อแบตเตอรี่รับความร้อนมากเกินไปเป็นเวลานาน ก็ถือเป็นการทำลายด้วยความร้อน (thermal abuse) ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้แบตเตอรี่เสียหายตั้งแต่แรกเริ่ม ผู้ที่วางชุดแบตเตอรี่ไว้ใกล้ช่องระบายความร้อน ใกล้มอเตอร์ที่กำลังทำงาน หรือไว้กลางแจ้งในที่ที่โดนแดด จะพบปัญหาได้ค่อนข้างเร็ว แคทโอดจะเริ่มเสื่อมสภาพลงตามกาลเวลา ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่สามารถเก็บประจุได้น้อยลงทุกปี ประมาณ 15% ไปจนถึง 30% หากร้อนต่อเนื่องเกิน 40 องศาเซลเซียส สิ่งไม่ดีจะเกิดขึ้นภายใน สารอิเล็กโทรไลต์จะเริ่มเปลี่ยนเป็นก๊าซ ทำให้ตัวเคสบวมพองและเกิดปัญหาด้านความปลอดภัยเมื่อพยายามชาร์จไฟในภายหลัง จากที่เราเห็นผลการทดสอบด้วยอินฟราเรด นั้นการรักษาอุณหภูมิในพื้นที่จัดเก็บให้ต่ำกว่า 30 องศาเซลเซียส มีความสำคัญอย่างมาก วิธีแก้ปัญหานี้ของคนส่วนใหญ่คือ การทำให้มีพื้นที่รอบๆ แบตเตอรี่เพียงพอสำหรับการถ่ายเทอากาศ และบางครั้งก็เพิ่มวัสดุกันความร้อนระหว่างแบตเตอรี่กับแหล่งกำเนิดความร้อนที่อยู่ใกล้เคียง
แบตเตอรี่ลิเธียมที่ชาร์จซ้ำได้สามารถคงประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเก็บรักษาไว้ที่ระดับการชาร์จ 40–50% ช่วงนี้เรียกว่า 'ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมพอดี (Goldilocks zone)' ซึ่งจะช่วยลดความเครียดของแคโทดและแอโนด ป้องกันการเกิดลิเธียมเพลตติ้ง (ปฏิกิริยาข้างเคียงที่ทำให้ขั้วไฟฟ้าเสื่อมสภาพ) การวิเคราะห์ในปี 2023 เกี่ยวกับผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรายใหญ่ 12 ราย พบว่า 92% แนะนำให้ชาร์จแบตเตอรี่บางส่วนก่อนการเก็บรักษา ซึ่งแสดงถึงความเห็นพ้องของอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง
การเก็บรักษาแบตเตอรี่ให้เต็มตลอดเวลา แท้จริงแล้วจะเร่งการเสื่อมสภาพของสารเคมีภายใน ขณะที่การปล่อยให้แบตเตอรี่หมด completely อาจนำไปสู่การสะสมของทองแดงในเซลล์แบตเตอรี่ซึ่งเป็นอันตราย ตามฉบับปรับปรุงล่าสุดของ International Fire Code ปี 2024 การเก็บรักษาแบตเตอรี่ไว้ที่ระดับการชาร์จไม่เกิน 30% จะช่วยลดโอกาสเกิดเหตุการณ์ความร้อนเกินประมาณ 37% เมื่อเทียบกับการเก็บไว้ในระดับเต็ม ผู้ใช้งานทั่วไปส่วนใหญ่พบว่าการรักษาระดับการชาร์จของแบตเตอรี่ไว้ระหว่าง 40 ถึง 50% ให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดในทางปฏิบัติ ซึ่งช่วยให้มีพื้นที่สำหรับการสูญเสียพลังงานตามธรรมชาติเดือนละ 5% โดยไม่เสี่ยงต่อการปล่อยประจุหมดเกลี้ยง ซึ่งเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพในระยะยาว
แม้ในสภาวะที่เหมาะสม แบตเตอรี่ลิเธียมก็จะสูญเสียความจุ 2–4% ต่อปี เนื่องจากการเติบโตของชั้น SEI (Solid-Electrolyte Interphase) สำหรับการเก็บรักษาไว้เกินหกเดือน ควรชาร์จแบตเตอรี่ให้กลับมาที่ระดับ 50% ทุก 3–6 เดือน เพื่อป้องกันการคายประจุลึก แม้ว่าระบบจัดการแบตเตอรี่อุตสาหกรรมจะใช้อัลกอริทึมแบบปรับตัวตามอุณหภูมิ แต่การตรวจสอบแบบแมนนวลก็เพียงพอสำหรับการใช้งานของผู้บริโภค
ข้อควรพิจารณาหลัก :
| ระยะเวลาการจัดเก็บ | ข้อแนะนำในการปฏิบัติ |
|---|---|
| <3 เดือน | เก็บรักษาที่ระดับ 40-50% |
| 3-12 เดือน | ชาร์จใหม่ทุกไตรมาส |
| >12 เดือน | ใช้ระบบแจ้งเตือนแรงดันไฟฟ้า |
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีประสิทธิภาพดีที่สุดเมื่อเก็บรักษาไว้ระหว่าง 15°C และ 25°C (59°F–77°F) . การสัมผัสที่ต่ำกว่า 0°C (32°F) ลดการนำไฟฟ้าแบบไอออนิก ขณะที่อุณหภูมิที่สูงกว่า 45°C (113°F) เพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ความร้อนจากตัวแยกละลาย งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าเซลล์ที่เก็บไว้ที่อุณหภูมิ 35°C จะสูญเสีย กำลังไฟฟ้า 30% ต่อปี มากกว่าเซลล์ที่เก็บไว้ที่อุณหภูมิ 20°C
| สภาพ | ระยะทางที่เหมาะสม | ค่าอุณหภูมิที่เสี่ยง |
|---|---|---|
| อุณหภูมิ | 15°C–25°C (59°F–77°F) | <0°C หรือ >45°C (32°F–113°F) |
| ความชื้นสัมพัทธ์ | 45–55% | >90% |
อย่าเก็บแบตเตอรี่ไว้ใกล้เครื่องทำความร้อน หรือภายใต้แสงแดดโดยตรง หรือภายในรถยนต์ที่ปิดสนิทในช่วงอากาศร้อน การควบคุมอุณหภูมิมีความสำคัญมากต่อสุขภาพของแบตเตอรี่ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงมากกว่า 10 องศาเซลเซียส (ประมาณ 18 ฟาเรนไฮต์) ในแต่ละวัน ขั้วไฟฟ้าภายในจะเกิดการขยายตัวและหดตัว ส่งผลให้เกิดแรงดันทางกลที่เป็นอันตรายในระยะยาว สำหรับการเก็บรักษาจำนวนไม่มากนักภายในบ้านหรือสำนักงาน กล่องพลาสติกที่กันความร้อนได้ดีจะเหมาะสมที่สุดเมื่อวางไว้ในที่ที่มีอุณหภูมิห้องคงที่ ส่วนการใช้งานขนาดใหญ่จำเป็นต้องมีระบบปรับอากาศที่เหมาะสมสามารถควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วงแคบๆ ±2 องศา เพื่อป้องกันไม่ให้บางส่วนเกิดการเสื่อมสภาพเร็วกว่าส่วนอื่นๆ ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานโดยรวมสั้นลงอย่างมาก
เมื่อระดับความชื้นเพิ่มขึ้นเกิน 70% เทอร์มินอลจะเริ่มเกิดการกัดกร่อน และมีความเสี่ยงที่กรดไฮโดรฟลูอริกจะก่อตัวขึ้นภายในตู้แบตเตอรี่ ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลดลงประมาณ 40% ในสภาพอากาศร้อนชื้น ในทางกลับกัน เมื่อความชื้นลดลงต่ำกว่า 30% ปัญหาไฟฟ้าสถิตจะเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจส่งผลให้ชิ้นส่วนที่ไวต่อไฟฟ้าเสียหาย การระบายอากาศให้ดีจึงมีความสำคัญมาก โดยควรเปลี่ยนถ่ายอากาศทั้งหมด 6 ถึง 12 รอบต่อชั่วโมง เพื่อช่วยกำจัดสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ที่เกิดขึ้นจากเซลล์แบตเตอรี่เก่า ส่วนใหญ่สถานที่จัดเก็บจะใช้ซิลิกาเจลหรือเครื่องลดความชื้นในอุตสาหกรรม เพื่อรักษาความเสถียรของสภาพแวดล้อม โดยเฉพาะสำหรับการจัดเก็บแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต (LFP) เนื่องจากไวต่อความชื้นมาก ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมแนะนำให้ตรวจสอบและบำรุงรักษาอุปกรณ์ควบคุมสภาพแวดล้อมเหล่านี้อย่างสม่ำเสมอ
สำหรับการใช้งานประจำวันหรือรายสัปดาห์ ควรเก็บรักษาแบตเตอรี่ไว้ที่ระดับการชาร์จ 40–50% ในสภาพแวดล้อมที่แห้งและอุณหภูมิห้อง (15–25°C / 59–77°F) การทำเช่นนี้จะช่วยลดความเครียดของอิเล็กโทรดและยังคงความพร้อมใช้งาน ควรใช้ภาชนะที่ไม่นำไฟฟ้าในการเก็บ หลีกเลี่ยงการซ้อนทับกัน และเก็บแบตเตอรี่ให้ห่างจากวัตถุโลหะ ไม่ควรทิ้งไว้ในอุปกรณ์เกิน 30 วันเพื่อป้องกันการคายประจุไฟฟ้าที่ไม่ต้องการ
แบตเตอรี่ที่เก็บรักษาไว้เป็นเวลาหกเดือนหรือนานกว่านั้นจำเป็นต้องควบคุมสภาพแวดล้อมอย่างเคร่งครัด:
| สาเหตุ | สภาพที่เหมาะสม | ความถี่ในการตรวจสอบ |
|---|---|---|
| ระดับการชาร์จ | 40–50% | ทุก 3 เดือน |
| อุณหภูมิบริเวณ | 10–20°C (50–68°F) | รายเดือน |
| ความชื้น | <50% ความชื้นสัมพัทธ์ | ทุกสองสัปดาห์ |
รายงานความปลอดภัยของแบตเตอรี่ปี 2023 พบว่า แบตเตอรี่ที่เก็บรักษาไว้ที่การชาร์จเต็มเปี่ยมเป็นเวลาหกเดือน ความจุจะลดลง 18–22% เมื่อเทียบกับที่ลดลงเพียง 2–4% เมื่อเก็บรักษาไว้ที่ระดับ 50% จึงแนะนำอย่างยิ่งให้เก็บในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมอุณหภูมิ
แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนจะคายประจุเองที่อัตรา 1.5–2% ต่อเดือน เพื่อป้องกันการคายประจุลึก ควรชาร์จไฟใหม่ให้ถึงระดับ 50% ทุกๆ 6–9 เดือน แต่ห้ามชาร์จเกิน 85% ในระหว่างการชาร์จเพื่อบำรุงรักษา การปล่อยให้ระดับประจุลดต่ำกว่า 5% จะเร่งกระบวนการซัลเฟต ซึ่งเป็นกระบวนการเสื่อมสภาพที่ทำให้ธุรกิจในสหรัฐฯ เสียค่าใช้จ่ายสูงถึง 740 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี สำหรับการเปลี่ยนแบตเตอรี่ก่อนกำหนด (Ponemon 2023)
ผู้ผลิตรายใหญ่ส่วนใหญ่รวมถึงองค์กรด้านความปลอดภัย เช่น UL Solutions และสมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ (National Fire Protection Association) ได้กำหนดแนวทางการจัดเก็บพื้นฐานไว้แล้ว โดยอุณหภูมิควรอยู่ที่ประมาณ 10 ถึง 25 องศาเซลเซียส ซึ่งเทียบได้กับประมาณ 50 ถึง 77 องศาฟาเรนไฮต์ ขณะที่ความชื้นควรอยู่ระหว่าง 50 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ดูเหมือนจะเหมาะสมที่สุด ตามมาตรฐาน NFPA 855 ระบุว่า แบตเตอรี่จะต้องถูกเก็บไว้ห่างจากสิ่งของที่อาจติดไฟได้ และต้องมีการตรวจสอบสภาพอุณหภูมิอย่างสม่ำเสมอ สิ่งสำคัญที่ควรระลึกเสมออันเนื่องในการจัดการวัตถุเหล่านี้ คือ ต้องวางในท่าตั้งตรงพร้อมติดตั้งฝาครอบป้องกันไว้ตลอดเวลา และห้ามปล่อยให้วางกองรวมกันแบบไม่เป็นระเบียบโดยเด็ดขาด สำหรับการดำเนินงานขนาดใหญ่ การติดตั้งอุปกรณ์ตรวจจับภาพความร้อน (thermal imaging equipment) ควรมีร่วมกับระบบดับเพลิงแบบพาสซีฟ (passive fire suppression systems) มาตรการเหล่านี้ช่วยป้องกันสถานการณ์อันตรายที่แบตเตอรี่อาจเริ่มเกิดการเพิ่มอุณหภูมิสูงขึ้นอย่างควบคุมไม่ได้
จากการศึกษาในปี 2023 โดย Battery University ซึ่งพิจารณาแบตเตอรี่เครื่องมือไฟฟ้าที่ถูกส่งคืนประมาณ 2,000 ลูก พบว่าแบตเตอรี่ที่ถูกจัดเก็บไว้อย่างไม่เหมาะสมสูญเสียความจุไปถึงสองในสามภายในเวลาเพียง 18 เดือนเท่านั้น ในขณะที่แบตเตอรี่ที่ถูกเก็บรักษาไว้อย่างดีลดลงต่ำกว่า 20% เท่านั้น เมื่อแบตเตอรี่เสื่อมสภาพอย่างรุนแรงเช่นนี้ มักจะแสดงปัญหาเรื่องแรงดันไฟฟ้าตก และปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการชุบลิเธียม (lithium plating) บนขั้วไฟฟ้า นักวิจัยพบว่าอุปกรณ์อัจฉริยะหลายเครื่องเกิดความล้มเหลวในระยะเริ่มต้น เนื่องจากผู้ใช้มักปล่อยให้อุปกรณ์ชาร์จไฟไว้ตลอดเวลา เมื่ออุณหภูมิสูงเกิน 30 องศาเซลเซียส ในการเจาะลึกถึงสาเหตุของปรากฏการณ์นี้ นักวิทยาศาสตร์ชี้ให้เห็นว่าการก่อตัวของชั้น SEI (Solid Electrolyte Interface) เกิดขึ้นเร็วขึ้น และเกิดการเสื่อมสภาพทางเคมีของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ภายในเซลล์แบตเตอรี่ เมื่อแบตเตอรี่ถูกรักษาไว้ในสภาพชาร์จเต็มเป็นเวลานาน
ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่เห็นพ้องกันว่า การรักษาแบตเตอรี่ให้มีประจุไฟฟ้าเพียงบางส่วนช่วยลดปฏิกิริยาเคมีที่ไม่พึงประสงค์ภายใน ตามรายงานวิจัยจาก Electrochemical Society ระบุว่า แบตเตอรี่ที่ทิ้งไว้ในสภาพชาร์จเต็ม (100% SOC) จะมีค่าความต้านทานภายในเพิ่มขึ้นประมาณ 15% ต่อเดือน ซึ่งแย่กว่ามากเมื่อเทียบกับการเก็บรักษาไว้ที่ประมาณ 60% โดยในกรณีหลัง ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นเพียง 2.2% เท่านั้น ผู้ผลิตรายใหญ่ๆ เช่น Dell และ Tesla แนะนำให้รักษาระดับแบตเตอรี่ไว้ระหว่าง 40 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ เพื่อให้เกิดสมดุลทางเคมีที่ดีขึ้นในระยะยาว เมื่อจำเป็นต้องเก็บรักษาแบตเตอรี่เป็นเวลานาน ควรหมุนเวียนสินค้าคงคลังทุกสามเดือน การชาร์จไฟใหม่ให้กับทุกหน่วยให้มีประจุประมาณ 50% ทุก 90 วัน จะช่วยลดปัญหาการคายประจุตามธรรมชาติ และป้องกันปัญหาที่รุนแรง เช่น ทองแดงละลายตัวถาวร เมื่อระดับประจุลดต่ำกว่า 20% SOC
แบตเตอรี่ลิเธียมที่สามารถชาร์จใหม่ได้มีความเสี่ยงเป็นหลักจากภาวะการเพิ่มอุณหภูมิแบบไม่สามารถควบคุมได้ (thermal runaway) ความเสี่ยงจากไฟไหม้ และการเสื่อมสภาพอันเนื่องมาจากสภาพการเก็บรักษาที่ไม่เหมาะสม รวมถึงอุณหภูมิและความชื้นที่สูงเกินไป
เพื่อยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ควรเก็บแบตเตอรี่ลิเธียมไว้ที่ระดับประจุไฟฟ้าบางส่วน (40-50%) ในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมอุณหภูมิได้ ด้วยอุณหภูมิที่คงที่ระหว่าง 15-25°C และความชื้นระหว่าง 45-55%
สำหรับการเก็บรักษาในระยะยาว ให้คงระดับประจุของแบตเตอรี่ไว้ที่ 40-50% ตรวจสอบสภาพแวดล้อมเป็นประจำ และชาร์จแบตเตอรี่ใหม่ให้ได้ประมาณ 50% ทุกๆ 3-6 เดือน เพื่อป้องกันการคายประจุจนหมดเกินไป
การชาร์จประจุบางส่วนจะช่วยลดแรงกดดันต่อชิ้นส่วนของแบตเตอรี่ ลดการเสื่อมสภาพ และช่วยรักษาสมดุลทางเคมีภายในเซลล์ ซึ่งจะช่วยป้องกันปฏิกิริยาเคมีที่ไม่พึงประสงค์และยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่