ผลของสารเติมแต่งในเจลอิเล็กโทรไลต์ต่อสมรรถนะของแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดแบบวาล์วควบคุม

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาผลของสารเติมแต่งในเจลอิเล็กโทรไลต์ต่อสมรรถนะของแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรด แบบวาล์วควบคุม จากการศึกษาผลของสารเติมแต่งในอิเล็กโทรไลต์เหลว พบว่าโซเดียมซัลเฟต ช่วยเพิ่มสมรรถนะของแบตเตอรี่ โดยให้ค่าความจุมากขึ้นร้อยละ 6.85 และมีประสิทธิภาพ เพิ่มขึ้นร้อยละ 2.35 เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ที่ไม่มีการเติมโซเดียมซัลเฟต ดังนั้นในส่วนของเจลอิเล็กโทรไลต์จึงเตรียมจากฟูมซิลิกา กรดซัลฟิวริก สารเติมแต่งโซเดียมซัลเฟต และสารเติมแต่งต่างๆ ได้แก่ สารประกอบแอลดิไฮด์ วานิลลิน พอลิเมทิลเมทาคริเลต พอลิแอคริลาไมด์ และพอลิพิร์-โรล จากการทดสอบระยะเวลาในการเกิดเจลและความแข็งของเจล พบว่าการเพิ่มปริมาณซิลิกา สารประกอบแอลดิไฮด์ วานิลลินและพอลิแอคริลาไมด์ ส่งผลให้ระยะเวลาในการเกิดเจลสั้นลงและทำให้ความแข็งของเจลเพิ่มขึ้น ผลการวิเคราะห์เทคนิคไซคลิกโวแทมเมทรี พบว่าเจลอิเล็กโทรไลต์ช่วยลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรเจนและออกซิเจน และการเพิ่มปริมาณสารประกอบแอลดิไฮด์และวานิลลินจะช่วยลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรเจนและออกซิเจนได้มากขึ้น ผลการทดสอบสมรรถนะในแบตเตอรี่ขนาด 4 แอมป์แปร์-ชั่วโมง ภายใต้สภาวะการใช้งานจนคายประจุหมด (100% Depth of Discharge, DoD) พบว่าเมื่อไม่เติมสารเติมแต่งเจลแบตเตอรี่จะให้ค่าความจุโดยรวมสูงกว่าแบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรไลต์ในสภาวะเหลว โดยเจลที่เตรียมจากฟูมซิลิกา 5% w/v จะให้แนวโน้มค่าความจุมากที่สุด และเมื่อมีการเติมสารเติมแต่งพบว่าเจลที่เตรียมจากฟูมซิลิกา 4% w/v และ สารประกอบแอลดิไฮด์ 0.005 %w/v ให้แนวโน้มค่าความจุที่อัตราการคายประจุสูงกว่าเจลแบตเตอรี่ที่เตรียมจากฟูมซิลิกา 5% w/v ร้อยละ 6.34 โดยให้ค่าความจุในการคายประจุที่อัตราต่ำใกล้เคียงกัน นอกจากนี้ยังพบว่าเจลแบตเตอรี่ที่เตรียมขึ้นในงานวิจัยนี้ให้ค่าสมรรถนะสูงกว่าเจลแบตเตอรี่ที่ใช้ทั่วไปในทางการค้าเมื่อทดสอบในแบตเตอรี่ขนาด 7 แอมป์แปร์-ชั่วโมง และยังพบว่าเจลแบตเตอรี่มีอัตราการคายประจุด้วยตัวเอง (self discharge) ช้ากว่าแบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรไลต์ในภาวะเหลว โดยหลังเก็บเป็นระยะเวลา 3 เดือน เจลแบตเตอรี่มีความจุที่เหลืออยู่ร้อยละ 93 ซึ่งสูงกว่าแบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรไลต์ในสภาวะของเหลวประมาณร้อยละ 6.