แบตเตอรี่ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่กักเก็บพลังงานในรูปแบบเคมีและแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าเมื่อจำเป็น กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีที่ถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากวัสดุหนึ่งไปยังอีกวัสดุหนึ่ง ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า แบตเตอรี่ใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ มากมาย ตั้งแต่การจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ขนาดเล็ก เช่น รีโมทคอนโทรล ไปจนถึงการขับเคลื่อนยานยนต์ไฟฟ้าและการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียน
แบตเตอรี่ประกอบด้วยส่วนหลัก 3 ส่วน ได้แก่ ขั้วบวก (ขั้วลบ) ขั้วลบ (ขั้วบวก) และอิเล็กโทรไลต์ ขั้วบวกและขั้วลบทำจากวัสดุต่างชนิดกันที่ช่วยให้อิเล็กตรอนไหลผ่านวงจรภายนอกได้ อิเล็กโทรไลต์เป็นตัวกลางที่ช่วยให้ไอออนเคลื่อนที่ระหว่างขั้วลบและขั้วบวกได้
เมื่อแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้นที่ขั้วบวก โดยปลดปล่อยอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนเหล่านี้จะไหลผ่านวงจรภายนอกไปยังขั้วลบ ซึ่งให้พลังงานไฟฟ้าแก่เครื่อง ในขณะเดียวกัน ไอออนในอิเล็กโทรไลต์จะเคลื่อนที่ระหว่างขั้วบวกและขั้วลบเพื่อสร้างสมดุลของประจุ เมื่อสารเคมีหมดลง แบตเตอรี่จะหยุดผลิตไฟฟ้า
แบตเตอรี่มีหลายประเภท โดยแบ่งตามความสามารถในการชาร์จซ้ำและวัสดุที่ใช้ แบตเตอรี่ที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่:
ความจุของแบตเตอรี่วัดเป็นแอมแปร์-ชั่วโมง (Ah) หรือมิลลิแอมแปร์-ชั่วโมง (mAh) ซึ่งบ่งชี้ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่แบตเตอรี่สามารถจ่ายได้ตลอดระยะเวลาที่กำหนด พลังงานที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่วัดเป็นวัตต์-ชั่วโมง (Wh) โดยคำนวณโดยใช้สูตรดังนี้
พลังงาน (Wh) = ความจุ (Ah) × แรงดันไฟฟ้า (V)
ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ที่มีความจุ 2 Ah และแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด 3.7 V จะเก็บพลังงาน \(2 Ah \times 3.7 V = 7.4Wh\)
แบตเตอรี่มีอยู่ทั่วไปในชีวิตประจำวันยุคใหม่ โดยให้พลังงานกับทุกสิ่งตั้งแต่เครื่องใช้ไฟฟ้าแบบพกพาไปจนถึงยานยนต์ไฟฟ้าและระบบพลังงานหมุนเวียน นอกจากการใช้งานในเครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภคแล้ว แบตเตอรี่ยังมีบทบาทสำคัญในระบบพลังงานฉุกเฉิน อุปกรณ์ทางการแพทย์ และการใช้งานในอวกาศอีกด้วย
การผลิตและการกำจัดแบตเตอรี่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงการใช้สารที่เป็นพิษและการสร้างขยะอิเล็กทรอนิกส์ โปรแกรมรีไซเคิลมีความจำเป็นเพื่อลดผลกระทบเหล่านี้ให้เหลือน้อยที่สุด โดยการกู้คืนวัสดุที่มีค่าและกำจัดสารอันตรายอย่างถูกต้อง
การทดลองนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างแบตเตอรี่ง่ายๆ โดยใช้สิ่งของในครัวเรือนเพื่อทำความเข้าใจหลักพื้นฐานเกี่ยวกับการทำงานของแบตเตอรี่
แบตเตอรี่ไฟฟ้าเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในโลกยุคใหม่ของเรา เนื่องจากเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่พกพาสะดวก การทำความเข้าใจว่าแบตเตอรี่ทำงานอย่างไร ประเภทของแบตเตอรี่ และการใช้งานแบตเตอรี่ ช่วยให้เราเข้าใจถึงบทบาทของแบตเตอรี่ในชีวิตประจำวัน และความสำคัญของการพัฒนาแนวทางปฏิบัติที่ยั่งยืนสำหรับการใช้และกำจัดแบตเตอรี่
