NiCd Batteries แม้เก่า แต่มีข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใคร

Nickel Cadmium : NiCd Batteries are Old but Offers Unique Advantages

“….แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries สามารถชาร์จประจุไฟฟ้าได้ในหลายอัตรา ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่ต่างกันไปด้วย…”

แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Nickel Cadmium Batteries ถูกคิดค้นขึ้นในสวีเดนโดย Waldemar Junger ในปี ค.ศ.1899 หรือ พ.ศ.2442 .. NiCd Batteries หรือ Ni-Cd Batteries ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดรุ่นแรก เปิดตัวเมื่อต้นปี 2443 แต่ก็ยังใช้งานได้ดีมาจนถึงปัจจุบัน .. เซลล์ไฟฟ้าเคมีรูปแบบนี้ ใช้นิกเกิลออกไซด์ไฮดรอกไซด์ Nickel Oxide Hydroxide : NiO(OH) เป็นแคโทด Cathode และแคดเมียม Cadmium : ₄₈Cd เป็นแอโนด Anode .. แรงดันไฟฟ้าของเซลล์ที่ได้จากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้านี้ คือ 1.2 โวลต์ Volts ..

เนื่องจาก Nickel Cadmium : NiCd Cells เป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างเก่า นักเคมีรุ่นใหม่จึงพยายามที่จะเลิกใช้พวกมัน .. แต่การใช้งานในอุตสาหกรรมที่มีต้นทุนต่ำบางประเภท เช่น ระบบไฟแสงสว่างฉุกเฉิน Emergency Lighting, ชุดแบตเตอรี่บนอากาศยาน Aviation Batteries ยังคงเป็นที่นิยม รวมทั้งการใช้งานอื่นในหลายระบบที่ยังมีการจำหน่ายอยู่ในตลาด เช่น เครื่องมือไฟฟ้าไร้สาย Cordless Power Tools และแอพพลิเคชั่นที่ต้องการค่าพลังงานจำเพาะที่สูงกว่า Applications that Need Higher Specific Energy เป็นต้นนั้น ยังคงเป็นความจำเป็นในระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System ..

ปัจจุบัน เทคโนโลยี NiCd Technology เหมาะอย่างยิ่งเมื่อต้นทุนต่ำ คือ สิ่งสำคัญ หรือเมื่อปริมาตรมากน้อย หรือน้ำหนักมากน้อยนั้น ไม่ใช่เรื่องสำคัญ .. การออกแบบแบตเตอรี่รุ่นใหม่โดยใช้ Nickel Cadmium : NiCd Technology ในปัจจุบันมีไม่มากนัก และไม่ถูกแนะนำให้ใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาสมัยใหม่ .. อย่างไรก็ตาม แม้จะไม่แนะนำเทคโนโลยีนี้ สำหรับการออกแบบใหม่ แต่การสนับสนุนผลิตภัณฑ์รุ่นเก่าจำนวนมากสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมในหลากหลายพื้นที่ ซึ่ง NiCd Batteries ยังคงเป็นตัวเลือกชุดแบตเตอรี่จัดเก็บพลังงานไฟฟ้าที่เหมาะสมน่าสนใจ ..

คุณลักษณะของแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Nickel Cadmium : NiCd Batteries or Ni-Cd Battery ..

แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries คือ แบตเตอรี่แบบชาร์จใหม่ได้ Rechargeable Batteries โดยใช้นิกเกิลออกไซด์ไฮดรอกไซด์ Nickel Oxide Hydroxide : NiO(OH) และโลหะแคดเมียม Metallic Cadmium : ₄₈Cd เป็นขั้วไฟฟ้า .. ตัวย่อ Ni-Cd มาจากสัญลักษณ์ทางเคมีของนิกเกิล Nickel : ₂₈Ni และแคดเมียม Cadmium : ₄₈Cd .. ตัวย่อ NiCad เป็นเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนของ SAFT Corporation ทั้งนี้ ชื่อแบรนด์นี้ มักถูกใช้เพื่ออธิบายแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ทั้งหมด ..

แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมชนิดเซลล์เปียก Wet-Cell Nickel-Cadmium Batteries ที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ.2442 มีแรงดันที่ขั้วไฟฟ้าระหว่างการคายประจุประมาณ 1.2 โวลต์ Volts ซึ่งจะลดลงเล็กน้อยจนกระทั่งคายประจุออกไปเกือบหมด แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เซลล์ Ni-Cd Cells นำเสนอ คือ 1.3 โวลต์ Volts .. แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ผลิตขึ้นในขนาด และความจุที่หลากหลาย ตั้งแต่ชนิดปิดผนึกแบบพกพาที่เปลี่ยนได้ Portable Sealed Types Interchangeable ด้วยเซลล์แห้งคาร์บอนสังกะสี Carbon-Zinc Dry Cells ไปจนถึงเซลล์ระบายอากาศขนาดใหญ่ที่ใช้สำหรับ Standby Power และ Motive Power ..

เมื่อเทียบกับเซลล์ไฟฟ้าเคมีแบบชาร์จซ้ำได้ประเภทอื่น เซลล์เหล่านี้มีอายุการใช้งาน และประสิทธิภาพดีที่อุณหภูมิต่ำพร้อมความจุที่พอเหมาะ แต่ข้อได้เปรียบที่สำคัญ คือ ความสามารถในการส่งมอบความจุตามพิกัดจริงที่อัตราการคายประจุสูง โดยเฉพาะการคายประจุในช่วงหนึ่งชั่วโมงแรก หรือน้อยกว่า .. อย่างไรก็ตาม วัสดุดังกล่าวมีราคาสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด Lead-Acid Battery และมีอัตราสูญเสียจากการคายประจุของตัวมันเองสูง High Self-Discharge Rates ..

เซลล์นิกเกิลแคดเมียมแบบปิดผนึก Sealed Nickel Cadmium : Ni-Cd Cells เคยถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมือไฟฟ้าแบบพกพา Portable Power Tools, อุปกรณ์ถ่ายภาพ Photography Equipment, ไฟฉาย Flashlights, ไฟแสงสว่างฉุกเฉิน Emergency Lighting และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา Portable Electronic Devices .. ความจุที่เหนือกว่าของแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ Nickel-Metal Hydride Batteries และต้นทุนที่ต่ำลง ได้เข้ามาแทนที่การใช้ Ni-Cd Batteries เป็นส่วนใหญ่ นอกจากนี้ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการกำจัดโลหะแคดเมียม Metallic Cadmium : ₄₈Cd ที่เป็นพิษมีส่วนอย่างมากในการลดการใช้งานภายในสหภาพยุโรป European Union : EU .. ทั้งนี้ แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries สามารถจัดหาเพื่อวัตถุประสงค์ในการเปลี่ยนทดแทน หรือสำหรับอุปกรณ์ใหม่บางประเภทเท่านั้น เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์ Medical Devices เป็นต้น ..

ปัจจุบัน แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมแบบเซลล์เปียกที่มีการระบายอากาศขนาดใหญ่ขึ้น Larger Ventilated Wet Cell Ni-Cd Batteries นั้น นิยมใช้งานสำหรับระบบแสงสว่างฉุกเฉิน Emergency Lighting, ระบบกำลังไฟฟ้าสำรอง Standby Reserve Power และการใช้งานอื่น ๆ ได้อีกมากมาย เป็นต้น .. แม้ว่า พวกมันจะเป็นเทคโนโลยีเก่า แต่ก็ยังคงใช้งานได้อย่างยอดเยี่ยมด้วยต้นทุนราคาถูก ..

อัตราการคายประจุสูงสุดสำหรับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries จะแตกต่างกันไปตามขนาด .. สำหรับเซลล์ขนาด AA ทั่วไป อัตราการคายประจุสูงสุดจะอยู่ที่ประมาณ 1.8 แอมแปร์ Amperes : Amps และสำหรับแบตเตอรี่ D Size Battery อัตราการคายประจุอาจสูงถึง 3.5 แอมแปร์ Amperes : Amps ..

ผู้ผลิตอากาศยาน และผู้สร้างเรือ มักจะต้องการใช้กระแสไฟฟ้าที่มากกว่านั้น และอาจมากถึง 100 Amps หรือมากกว่าจากแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ ซึ่งใช้ในการขับเคลื่อนมอเตอร์หลัก Main Motors .. การทำงานของแบบจำลอง 5-6 นาที สามารถทำได้ง่ายจากชุดแบตเตอรี่ขนาดเล็ก ดังนั้น จึงให้ตัวเลขกำลังแรงขับต่อน้ำหนักที่สูงพอสมควร เทียบได้กับเครื่องยนต์สันดาปภายใน Internal Combustion Engines : ICEs แม้ว่าจะใช้ระยะเวลาน้อยกว่าก็ตาม .. อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ ชุดแบตเตอรี่ Ni-Cd Batteries ส่วนใหญ่ มักถูกแทนที่ด้วยแบตเตอรี่ลิเธี่ยมโพลิเมอร์ Lithium Polymer : Lipo Batteries และแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต Lithium Iron Phosphate : LiFe Batteries ซึ่งสามารถให้ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นไปอีกได้ แม้พลังงานจำเพาะจะยังคงต่ำกว่าก็ตาม ..

อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries สามารถชาร์จประจุไฟฟ้าได้ในหลายอัตรา ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่ต่างกันไปด้วย .. อัตราการชาร์จ Charge Rate จะวัดตามเปอร์เซ็นต์ % ของความจุแอมป์ชั่วโมง Amp-Hour ที่แบตเตอรี่ป้อนกำลังไฟฟ้าเป็นกระแสคงที่ตลอดระยะเวลาการชาร์จ โดยไม่คำนึงถึงความเร็วในการชาร์จ Charge Speed .. พลังงานจะต้องจ่ายให้กับแบตเตอรี่มากกว่าความจุจริง เพื่อชดเชยพลังงานที่สูญเสียไประหว่างการชาร์จ และการชาร์จที่เร็วกว่าจะมีประสิทธิภาพมากกว่า ตัวอย่างเช่น การชาร์จแบบข้ามคืน Overnight Charge อาจประกอบด้วยการจ่ายกระแสไฟฟ้าเท่ากับ 1 ใน 10 ของอัตราแอมแปร์ชั่วโมง Amp-Hours เป็นเวลา 14-16 ชั่วโมง นั่นคือ แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ขนาด 100 mAh สามารถจัดเก็บ และคายกระแสไฟฟ้า 10 mA ได้ต่อเนื่องเป็นเวลา 14 ชั่วโมง รวมเป็น 140 mAh ในการชาร์จด้วยอัตรานี้ .. ทั้งนี้ ที่อัตราการชาร์จเร็ว ซึ่งทำได้ที่ 100% ของความจุพิกัดของแบตเตอรี่ใน 1 ชั่วโมง (1C) ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว แบตเตอรี่เหล่านี้ จะจัดเก็บประจุไว้ได้ประมาณ 80% ดังนั้น แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ขนาด 100 mAh จึงใช้เวลาในการชาร์จจัดเก็บ 125 mAh นั่นคือ ประมาณ 1 ชั่วโมง 15 นาที ..

นอกจากนั้น ชุดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries พิเศษบางชนิด สามารถชาร์จได้ในเวลาเพียง 10-15 นาทีที่อัตราการชาร์จ 4C หรือ 6C แต่นี่เป็นเรื่องปกติมาก แต่อาจเพิ่มความเสี่ยงของเซลล์ Ni-Cd Cells ที่ร้อนเกินไป และอาจพบปัญหาการระบายอากาศเนื่องจากสภาวะแรงดันเกินภายในขึ้นได้ หมายถึง อัตราการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของเซลล์ไฟฟ้าเคมี จะขึ้นอยู่กับความต้านทานภายใน และกำลัง 2 ของอัตราการชาร์จประจุไฟฟ้า ที่อัตรา 4C ด้วยปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นในเซลล์ไฟฟ้าจะสูงกว่าความร้อนที่อัตรา 1C ถึง 16 เท่า .. ข้อเสียของการชาร์จที่เร็วขึ้น Faster Charging คือ ความเสี่ยงที่สูงขึ้นของการชาร์จมากเกินไป Higher Risk of Overcharging ซึ่งอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้ และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอาจทำให้อายุของชุดแบตเตอรี่สั้นลง นั่นเอง ..

ทั้งนี้ ช่วงอุณหภูมิที่ปลอดภัยเมื่อใช้งานพวกมันจะอยู่ระหว่าง -20^oC ถึง 45^oC .. ทั้งนี้ ระหว่างการชาร์จประจุไฟฟ้า โดยทั่วไป อุณหภูมิของแบตเตอรี่จะอยู่ในระดับต่ำ ใกล้เคียงกับอุณหภูมิของสภาพแวดล้อม .. ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีในการชาร์จจะดูดซับพลังงาน แต่เมื่อแบตเตอรี่ใกล้เต็ม อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นถึง 45-50^oC ดังนั้น อุปกรณ์การชาร์จประจุของแบตเตอรี่บางรุ่นจะติดตั้งระบบตรวจวัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นไว้พร้อมด้วย เพื่อตัดการชาร์จ และป้องกันการชาร์จมากเกินไป หรือ Over-Charging ..

โดยทั่วไป เมื่อไม่ได้โหลดจ่ายกำลังไฟฟ้า หรือชาร์จประจุนั้น แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries จะปล่อยคายประจุออกมาเองประมาณ 10% ต่อเดือนที่อุณหภูมิ 20^oC และการสูญเสียประจุเองจะสูงขึ้นถึง 20 % ต่อเดือนที่อุณหภูมิสูงขึ้นอีก อย่างไรก็ตาม การพัฒนาปรับปรุงอย่างต่อเนื่องที่พบได้ตั้งแต่เมื่อประมาณ 40 ปีที่แล้วเรื่อยมา นำไปสู่การสูญเสียประจุที่ลดลงเหลือ 5% ต่อเดือน และในปัจจุบัน แบตเตอรี่ Ni-Cd Batteries มีการคายประจุเองที่ลดลงอย่างมาก โดยอยู่ที่ 1% หรือ 2% ต่อเดือน รวมทั้งมีความเป็นไปได้ที่จะทำการชาร์จทีละน้อยต่อเนื่องในระดับปัจจุบันซึ่งสูงพอที่จะชดเชยอัตราการคายประจุของตัวมันเองนี้ เพื่อให้แบตเตอรี่อยู่มีสถานะชาร์จประจุเต็มอยู่ตลอดเวลาได้ อย่างไรก็ตาม หากจะจัดเก็บแบตเตอรี่ไว้โดยไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานาน ควรปล่อยแบตเตอรี่ให้เหลือไม่เกิน 40% ของความจุ รวมทั้งผู้ผลิตบางรายแนะนำให้ทำการปล่อยคายประจุจนหมด หรือทำการลัดวงจรเพื่อปล่อยคายประจุให้หมดไปเลย และจัดเก็บไว้ในที่เย็น สภาพแวดล้อมที่แห้ง ก็จะไม่ทำให้ชุดแบตเตอรี่เสื่อมสภาพลงเมื่อไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานานนั่นเอง ..

อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries มักจะมีกล่องโลหะที่มีแผ่นปิดผนึกพร้อมกับวาล์วนิรภัยแบบปิดผนึกเอง รวมทั้งแผ่นอิเล็กโทรดขั้วบวก และขั้วลบ Positive & Negative Electrode Plates ที่แยกออกจากกันโดยตัวแยกจะถูกม้วนเป็นเกลียวภายในกล่องโลหะ .. สิ่งนี้เรียกว่า การออกแบบเยลลี่โรล Jelly-Roll Design และช่วยให้เซลล์ Ni-Cd Cells สามารถส่งจ่ายกระแสไฟฟ้าสูงสุดได้สูงกว่าเซลล์อัลคาไลน์ Alkaline Cells ที่มีขนาดเท่ากัน .. เซลล์อัลคาไลน์ Alkaline Cells มีโครงสร้างเป็นกระสวยโดยที่ปลอกเซลล์นั้นเต็มไปด้วยอิเล็กโทรไลต์ Electrolyte และมีแท่งกราไฟต์ Graphite Rod ซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้าบวก Positive Electrode .. ทั้งนี้ เนื่องจากพื้นที่ค่อนข้างเล็กของอิเล็กโทรดสัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งตรงข้ามกับการออกแบบเยลลี่โรล Jelly-Roll Design ดังนั้น ความต้านทานภายในสำหรับเซลล์อัลคาไลน์ Alkaline Cells ที่มีขนาดเท่ากันจึงสูงกว่า ซึ่งจะจำกัดกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถส่งจ่ายได้ ..

ปฏิกิริยาทางไฟฟ้าเคมีที่แคดเมียมอิเล็กโทรด Cadmium Electrode ระหว่างการคายประจุ คือ :-

Cd + 2OH^– → Cd(OH)₂ + 2e^–

ปฏิกิริยาที่อิเล็กโทรดนิกเกิลออกไซด์ Nickel Oxide Electrode คือ :-

2NiO(OH) + 2H₂O + 2e^– → 2Ni(OH)₂ + 2OH^–

และปฏิกิริยาสุทธิ Net Reaction ระหว่างการปล่อยคายประจุของ Ni – Cd Cells คือ :-

2NiO(OH) + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂ + Cd(OH)₂

ระหว่างการชาร์จประจุไฟฟ้านั้น ปฏิกิริยาจะเปลี่ยนจากขวาไปซ้าย .. อิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ เช่น โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ Potassium Hydroxide: KOH จะไม่ถูกใช้ไปในปฏิกิริยานี้ ดังนั้น ความถ่วงจำเพาะ Specific Gravity ของอิเล็กโทรไลต์ จึงไม่ใช่ตัวชี้นำสถานะของการชาร์จประจุ หรือ State of Charge ซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรด Lead-Acid Batteries ..

เมื่อ Waldemar Jungner สร้างแบตเตอรี่ Ni-Cd Batteries ก้อนแรก เมื่อปี พ.ศ.2442 นั้น เขาใช้นิกเกิลออกไซด์ Nickel Oxide : NiO ที่ขั้วบวก และใช้วัสดุเหล็ก และแคดเมียม Iron & Cadmium Materials เป็นขั้วลบ จนกระทั่งภายหลังมีการใช้โลหะแคดเมียมบริสุทธิ์ Pure Cadmium Metal และนิกเกิลไฮดรอกไซด์ Nickel Hydroxide : Ni(OH)₂ .. อย่างไรก็ตาม จนถึงปีประมาณ พ.ศ.2503 ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีนี้ ก็ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ มีการคาดเดาหลายอย่างเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยา .. ทั้งนี้ การวิจัยพัฒนาล่าสุด ทำให้แบตเตอรี่ Ni-Cd Batteries ได้รับการปรับปรุงแก้ไขได้ในที่สุดซึ่งเผยให้เห็นว่า แคดเมียมไฮดรอกไซด์ Cadmium Hydroxide : Cd(OH)₂ และนิเกิลไฮดรอกไซด์ Nickel Hydroxide : Ni(OH)₂ คือ วัสดุที่มีความเหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ..

การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญทางประวัติศาสตร์อีกประการหนึ่งของเซลล์ไฟฟ้าเคมีนิกเกิลแคดเมียมพื้นฐาน Basic Ni-Cd Cells คือ การเติมลิเธี่ยมไฮดรอกไซด์ Lithium Hydroxide : LiOH ลงในอิเล็กโทรไลต์โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ Potassium Hydroxide : KOH Electrolyte ซึ่งเคยเชื่อว่าจะช่วยยืดอายุการใช้งานโดยทำให้เซลล์ทนทานมากขึ้น แต่มันมิได้เป็นเช่นนั้น ซึ่งถือเป็นข้อค้นพบสำคัญ ดังนั้น วิธีปฏิบัตินี้จึงถูกยกเลิกไป และปัจจุบันแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ในรูปแบบสมัยใหม่ ได้รับการออกแบบให้มีความทนทานต่อการใช้กำลังไฟฟ้าสำหรับงานหนักมากขึ้น และเหนือกว่า เมื่อเทียบกับชุดแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมีรูปแบบอื่นๆ ทำให้สมรรถนะของพวกมันยังคงได้รับการยอมรับ และถือเป็นข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใครในตลาดระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมี Electrochemical Battery Energy Storage Market ..

เปรียบเทียบแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries กับแบตเตอรี่รูปแบบอื่น ๆ Comparison with Other Batteries ..

เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาเร็ว ๆ นี้ แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ Nickel-Metal Hydride Batteries และแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ และมีราคาถูกลงมาก ซึ่งแบตเตอรี่เหล่านี้ เข้ามาแข่งขันกับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ด้านราคาในตลาด .. ในกรณีที่ความหนาแน่นของพลังงาน Energy Density มีความสำคัญนั้น แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries จะเสียเปรียบเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ Nickel-Metal Hydride Batteries และแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries .. อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ยังคงมีประโยชน์อย่างมากในการใช้งานที่ต้องการอัตราการคายประจุที่สูงมาก เนื่องจากสามารถทนทานต่อการปล่อยคายประจุไฟฟ้าปริมาณมหาศาลดังกล่าวได้โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหาย หรือสูญเสียความจุ No Damage or Loss of Capacity ..

เมื่อเปรียบเทียบพวกมันกับแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้รูปแบบอื่น Other Forms of Rechargeable Battery แล้ว พบว่า แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries มีข้อดี และข้อได้เปรียบหลายประการที่อธิบายได้ในหลายประเด็น ได้แก่ :-

ประเด็นที่ 1 .. แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Nickel Cadmium Batteries หรือ Ni-Cd Batteries เสียหายได้ยากกว่าแบตเตอรี่ชนิดอื่น และทนทานต่อการคายประจุลึกเป็นเวลานาน .. อันที่จริงแล้ว แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ในการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าระยะยาว Long-Term Energy Storage นั้น มักจะถูกให้ปล่อยคายประจุจนหมด ซึ่งตรงกันข้ามกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries ซึ่งมีความเสถียรน้อยกว่า และจะเสียหายอย่างถาวร Permanently Damaged หากปล่อยให้ประจุไฟฟ้าต่ำกว่าระดับแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำ ..

ประเด็นที่ 2 .. ชุดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ทำงานได้ยอดเยี่ยมภายใต้สภาวะที่สมบุกสมบัน หรือสำหรับงานหนักในช่วงเวลาไม่นานนัก และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในเครื่องมือไฟฟ้าพกพา Perfect for Use in Portable Tools ..

ประเด็นที่ 3 .. โดยทั่วไปแล้ว ชุดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้รูปแบบอื่นๆ เช่น แบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead Acid Batteries ในแง่ของจำนวนรอบของการชาร์จ และการคายประจุ Number of Charge/Discharge Cycles ..

ประเด็นที่ 4 .. เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead Acid Batteries พบว่า แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่ามาก Much Higher Energy Density .. แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries มีขนาดเล็ก และเบากว่าแบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead Acid Batteries ที่เทียบเคียงได้ แต่มิได้หมายถึง ชุดแบตเตอรี่ที่เป็น Nickel-Metal Hydride Batteries : NiMH or Li-Ion Batteries ที่เทียบเคียงได้ .. ทั้งนี้ ในกรณีที่ขนาด และน้ำหนัก ถือเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญ เช่น อากาศยาน Aircraft ซึ่งทำให้ชุดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries จะถูกเลือกนำมาใช้งานบนอากาศยานมากกว่าแบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead Acid Batteries ที่มีราคาถูกกว่า เป็นต้น ..

ประเด็นที่ 5 .. ในการใช้งานของผู้บริโภค แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries จะแข่งขันโดยตรงกับแบตเตอรี่อัลคาไลน์ Alkaline Batteries .. เซลล์ Ni-Cd Cells มีความจุต่ำกว่าเซลล์อัลคาไลน์ Alkaline Cell ที่เทียบเท่า และมีราคาสูงกว่า .. อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีของแบตเตอรี่อัลคาไลน์ Alkaline Battery’s Chemical Reaction ไม่สามารถย้อนกลับได้ และเมื่อปล่อยคายประจุจนหมดแล้วไม่สามารถชาร์จประจุใหม่ได้ ..

ดังนั้น  แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมแบบนำกลับมาใช้ใหม่ Reusable Ni-Cd Batteries จึงมีอายุการใช้งานโดยรวมยาวนานกว่าแบตเตอรี่อัลคาไลน์ Alkaline Batteries เป็นอย่างมาก ทั้งนี้ มีความพยายามที่จะสร้างแบตเตอรี่อัลคาไลน์แบบชาร์จซ้ำได้ Rechargeable Alkaline Batteries หรือออกแบบผลิตเครื่องชาร์จแบตเตอรี่แบบพิเศษสำหรับชาร์จแบตเตอรี่อัลคาไลน์แบบใช้ครั้งเดียว Specialized Battery Chargers for Charging Single-Use Alkaline Batteries แต่ไม่มีเลยที่มีการใช้งานอย่างกว้างขวางจริง ๆ จนถึงในปัจจุบัน ..

ประเด็นที่ 6 .. แรงดันที่ขั้วไฟฟ้าของแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries จะลดลงช้ากว่าในช่วงของการคายประจุ เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่คาร์บอนซิงค์ Carbon-Zinc Batteries .. เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่อัลคาไลน์ Alkaline Battery’s Voltage ลดลงอย่างมากเมื่อประจุลดลง ดังนั้น แอปพลิเคชั่นสำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่ จึงเหมาะสมกับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ซึ่งแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ Ni-Cd Cells จะลดลงเพียงเล็กน้อยโดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพในการปล่อยคายประจุไฟฟ้าอย่างเห็นได้ชัด ..

ประเด็นที่ 6 .. ความจุของแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Capacity of a Nickel Cadmium Battery ไม่ได้รับผลกระทบใดๆ อย่างมีนัยสำคัญจากกระแสไฟที่ปล่อยออกมาสูง Ni-Cd Battery is not Significantly Affected by Very High Discharge Currents .. แม้ว่าจะมีอัตราการคายประจุสูงถึง 50C แต่แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ก็ยังให้ความจุที่เกือบจะเต็มพิกัด .. ในทางตรงกันข้าม แบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead Acid Battery จะให้ความจุประมาณครึ่งหนึ่งเท่านั้นด้วยอัตราการคายประจุอยู่ที่เพียง 1.5C ..

ประเด็นที่ 7 .. อัตราการไหลของกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องสูงสุด Maximum Continuous Current Drain ของแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 15C .. เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ Nickel-Metal Hydride : NiMH Batteries ที่กระแสไฟไหลต่อเนื่องสูงสุดที่ใช้งานได้ด้วยอัตราการคายประจุซึ่งสัมพันธ์กับอัตราการแตกตัวของวัสดุอิเล็กโทรดไม่เกิน 5C เท่านั้น .. ทั้งนี้ C-Rating ที่กล่าวถึงนี้ คือ อัตราการไหลของกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากชุดแบตเตอรี่ปล่อยคาย หรือชาร์จประจุ ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ความจุ 3 Ah หากคายประจุที่อัตรา 1C ก็จะสามารถคายกระแสไฟฟ้า 3 แอมแปร์ Ampere ได้คงที่ในเวลา 1 ชั่วโมง ดังนั้น แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ขนาด 100 mAh จึงใช้เวลาในการชาร์จเพื่อจัดเก็บประจุไฟฟ้าความจุ 125 mAh ได้อย่างต่อเนื่อง ได้เร็วที่สุดในเวลาเพียง 10 นาทีเท่านั้นที่อัตราการชาร์จ 15C และสามารถปล่อยคายประจุไฟฟ้าด้วยอัตราใด ๆ ตามความต้องการจริงสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าของผู้ใช้ปลายทาง End-User ได้โดยแทบจะไม่มีข้อจำกัดใด ๆ เลย นั่นเอง ..

ประเด็นที่ 8 .. แบตเตอรี่นิเกิลเมทัลไฮไดรด์ NiMH Batteries คือ แบตเตอรี่ชนิดใหม่ล่าสุด และเป็นคู่แข่งที่คล้ายคลึงกันมากที่สุดกับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries .. เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว แบตเตอรี่ NiMH Batteries มีความจุสูงกว่า และมีพิษน้อยกว่า รวมทั้งปัจจุบันดูเหมือนจะมีความคุ้มค่ามากกว่า .. อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries มีอัตราการสูญเสียคายประจุเองต่อเดือนที่ต่ำกว่า เช่น 20% ต่อเดือน เทียบกับ 30% ต่อเดือน สำหรับ NiMH Batteries แบบดั้งเดิมภายใต้สภาวะที่เหมือนกัน ..

แม้ว่า Ni-Cd Batteries จะมีการคายประจุเองในระดับต่ำ Low Self-Discharge : LSD แต่แบตเตอรี่ NiMH Batteries รุ่นล่าสุด ได้รับการพัฒนาซึ่งมีการคายประจุเองต่ำกว่าแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries หรือ NiMH Batteries รูปแบบดั้งเดิมอย่างมาก .. อย่างไรก็ตาม ในเซลล์ไฟฟ้าเคมีทั้งสองประเภท จะอัตราการสูญเสียคายประจุเองจะสูงสุดสำหรับสถานะประจุเต็ม และลดลงเล็กน้อยสำหรับสถานะประจุต่ำ ทั้งนี้ แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ที่มีขนาดใกล้เคียงกัน มีความต้านทานภายในต่ำกว่าเล็กน้อย จึงมีการส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าด้วยอัตราการปล่อยคายประจุสูงสุดที่เหนือกว่า ซึ่งมีความสำคัญสำหรับการใช้สำหรับงานหนักต่างๆ ที่ต้องการกำลังไฟฟ้าสูง เช่น เครื่องมือไฟฟ้า Power Tools เป็นต้น ได้เป็นอย่างดี ..

อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries มีข้อด้อยเสียเปรียบอยู่หลายประการด้วยเช่นกัน การเปลี่ยนไปใช้แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries เป็นหลักนั้น คือ ต้นทุนที่สูงขึ้น และการใช้แคดเมียม Cadmium : ₄₈Cd ซึ่งถือเป็นโลหะหนัก Heavy Metal นี้ เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม และเป็นพิษอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิตในระดับสูงทั้งหมด ..

นอกจากนี้ พวกมันยังมีราคาสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด Lead-Acid Batteries เนื่องจากนิกเกิล Nickel : ₂₈Ni และแคดเมียม Cadmium : ₄₈Cd มีราคาสูงกว่า .. ข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดข้อหนึ่ง คือ แม้ว่า แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries จะมีการคายประจุไฟฟ้าที่ทรงพลังอย่างยิ่งก็ตาม แต่พวกมันมีประสิทธิภาพการชาร์จประจุอยู่ในระดับต่ำ รวมทั้งแสดงค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบอย่างมาก ซึ่งหมายความว่า เมื่ออุณหภูมิเซลล์ไฟฟ้าสูงขึ้น ความต้านทานภายในจะลดลง สิ่งนี้สามารถก่อให้เกิดปัญหาในการชาร์จประจุไฟฟ้าอย่างมาก เช่น ในรถยนต์บนท้องถนนทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับระบบการชาร์จไฟฟ้าที่ค่อนข้างง่ายที่ใช้กับแบตเตอรี่ประเภทกรดตะกั่ว Lead-Acid Type Batteries ในขณะที่สามารถชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรดได้โดยเพียงแค่ต่อไดนาโม Dynamo เข้ากับแบตเตอรี่เหล่านั้น ด้วยระบบตัดไฟฟ้าแบบง่าย ๆ เมื่อไดนาโม Dynamo หยุดนิ่ง หรือเกิดกระแสไฟฟ้าเกิน Over-Current Occurs ซึ่งแบตเตอรี่ Ni-Cd ภายใต้รูปแบบการชาร์จที่คล้ายกันจะเกิดความร้อนสูงเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนกว่าจะมีการตัดกระแสไฟเกิน หรือแบตเตอรี่จะถูกทำลายเอง ..

นี่คือ ปัจจัยหลักที่ทำให้ไม่สามารถใช้แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries เป็นตัวสตาร์ทเครื่องยนต์ Engine-Starting Batteries บนรถยนต์ทั่วไปได้ .. ทุกวันนี้ ด้วยระบบการชาร์จที่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับกับตัวควบคุมโซลิดสเตต Alternator-Based Charging Systems with Solid-State Regulators และการสร้างระบบการชาร์จที่เหมาะสม Construction of a Suitable Charging System บนยานยนต์นั้น ไม่ใช่เรื่องยากเย็นนักก็จริงอยู่ แต่ผู้ผลิตรถยนต์ทั้งหลาย ยังคงลังเลที่จะละทิ้งเทคโนโลยีเดิมที่ผ่านการทดลอง และทดสอบซ้ำแล้วซ้ำอีกมาก่อนหน้านี้ นั่นเอง ขณะที่ผู้ผลิตอาศยาน และเรือเดินทะเล ยังคงนิยมใช้พวกมันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ..

คาดการณ์ตลาดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมทั่วโลก Global Nickel Cadmium Battery Market ..

อ้างอิงข้อมูลการสำรวจตลาดของ Markets & Markets Research พบว่า ขนาดธุรกิจในตลาดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมทั่วโลก Global Nickel Cadmium Battery Market คาดว่าจะเติบโตจาก 1.4 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2565 เป็น 1.6 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2570 และคาดว่าอาจจะมีมูลค่าแตะระดับ 1.7 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ได้ ภายในปี 2574 ด้วยอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมทั่วโลก Global Nickel Cadmium Battery Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุดรวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 2.8% ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ ปี 2565-2570 ..

ชุดแบตเตอรี่สมรรถนะสูงสำหรับงานหนัก Heavy Duty Batteries หรือ H Range Batteries ส่วนใหญ่ในตลาด ได้รับการออกแบบให้มีแผ่นบางมากสำหรับการใช้งานที่ต้องการกระแสไฟสูงในช่วงเวลาสั้น ๆ โดยทั่วไปความจุของแบตเตอรี่เหล่านี้จะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 8 Ah ถึง 1,012 Ah .. ชุดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries เหล่านี้ จะได้รับการออกแบบมาให้คายประจุบ่อย หรือไม่บ่อยนัก และสามารถส่งจ่ายกระแสไฟสูงคงที่ได้เป็นเวลาประมาณ 60 นาที หรือน้อยกว่า ..

การใช้งานสำหรับชุดแบตเตอรี่สำหรับงานหนัก Heavy Duty Batteries ได้แก่ การสตาร์ทเครื่องยนต์ Engine Starting, การใช้งานสำหรับกำลังไฟฟ้าสำรองฉุกเฉินของโรงไฟฟ้า และสถานีโทรคมนาคม Power Plants & Communication Sites Emergency Backup Applications, การสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Generator Starting, UPS, การหมุนหัวรถจักรดีเซล Diesel Locomotive Cranking และการใช้งานการสตาร์ทเครื่องยนต์ภาคพื้นดินของเครื่องบิน และเฮลิคอปเตอร์ Aircraft/Helicopter Ground Starting Applications .. ตัวอย่างเช่น Saft Groupe SAS บริษัทผู้ผลิตชุดแบตเตอรี่ของฝรั่งเศส ได้นำเสนอแบตเตอรี่สมรรถนะสูง High-Rate Performance Batteries สำหรับใช้งานหนักต่าง ๆ ในตลาดที่ต้องการการส่งจ่ายกระแสไฟฟ้าปริมาณสูงด้วยแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ในช่วงเวลาสั้น ๆ เป็นต้น ..

ส่วนแบ่งการตลาดที่สำคัญซึ่งครองตลาดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Nickel Cadmium Battery Market อยู่ที่ผู้ใช้ปลายทาง End-User ที่เป็นการใช้งานในกิจการด้านการบิน และอวกาศ กับอุตสาหกรรมป้องกันประเทศ Aerospace & Defense Applications รวมถึง เครื่องบินทหาร Military Aircraft, เครื่องบินพาณิชย์ Commercial Aircraft, เฮลิคอปเตอร์ Helicopters, เครื่องบินไอพ่นสำหรับภาคธุรกิจ Business Jets และ อากาศยานไร้คนขับ UAV .. ทั้งนี้ แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ยังคงเป็นที่นิยมใช้สำหรับจ่ายไฟฟ้าฉุกเฉิน Power Emergency Lighting, สตาร์ทเครื่องยนต์ Engine Starting, วิทยุ Radios, อุปกรณ์สื่อสาร Intercommunication Devices, ระบบพลังงานสำรองสำคัญสำหรับระบบควบคุม และส่งสัญญาณของเครื่องบิน Critical Backup Power for Aircraft Control & Signaling Systems และพลังงานสำรองสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าฉุกเฉิน Power Backup for Emergency Generators เป็นต้น ..

แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries สามารถทนต่อแรงสั่นสะเทือนสูง รวมถึงสภาวะอุณหภูมิสุดขั้ว ซึ่งพบได้ในเครื่องบิน ดังนั้น แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries จึงเป็นแบตเตอรี่ที่ต้องการมากที่สุดเหนือเทคโนโลยีแบตเตอรี่อื่น ๆ สำหรับอากาศยาน ..

ตลาดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ในยุโรป ได้รับการคาดหมายว่าจะเติบโตอยู่ที่ค่า CAGR ซึ่งมีนัยสำคัญในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ .. ยุโรป แบ่งออกเป็นกลุ่มประเทศใหญ่ ๆ ซึ่งรวมถึงสหราชอาณาจักร เยอรมนี ฝรั่งเศส และประเทศอื่น ๆ ในภูมิภาคนี้ ประกอบด้วยประเทศเศรษฐกิจที่พัฒนาแล้ว และอุตสาหกรรมต่าง ๆ ซึ่งใช้แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ในภาคส่วนต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมการผลิต Manufacturing, ยานยนต์ Automotive และการดูแลสุขภาพ Healthcare ..

นอกจากนี้ ภูมิภาคยุโรปนี้ ยังมีระบบรถไฟที่เชื่อมต่อกันอย่างดี Well-Connected Railway System ซึ่งใช้แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Nickel Cadmium Batteries สำหรับระบบสำรองกำลังไฟฟ้า Power Backup Systems .. ดังนั้น โครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่ง Transportation Infrastructure จึงเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่ทำให้ตลาดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Nickel Cadmium Battery Market เติบโตในภูมิภาคนี้ .. นอกจากนี้ สหภาพยุโรปยังได้ผ่านกฎหมายเกี่ยวกับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมที่จำกัดการใช้แบตเตอรี่เฉพาะในระบบฉุกเฉิน และไฟส่องสว่าง เช่น สัญญาณเตือนภัย Alarms, อุปกรณ์ทางการแพทย์ Medical Equipment และเครื่องมือไฟฟ้าไร้สาย Cordless Power Tools .. ดังนั้น เนื่องจากกฎระเบียบที่ผ่านโดยสหภาพยุโรป การเติบโตของตลาดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมในภูมิภาค จึงอาจหยุดนิ่งลงได้จากนี้ไป ..

ตลาดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมในเอเชียแปซิฟิก Asia Pacific Nickel Cadmium Battery Markets คาดว่าจะมีอัตราการเติบโตสูงในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า .. ภูมิภาคนี้ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยประเทศกำลังพัฒนาที่ภาคอุตสาหกรรมกำลังเฟื่องฟู ส่งผลให้มีการนำแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries มาใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ อย่างมากมาย เช่น น้ำมันและก๊าซ Oil & Gas, พลังงานหมุนเวียน Renewable Energy, กำลังไฟฟ้า Power, เหมืองแร่ Mining และการผลิต Manufacturing .. การเติบโตสูงในภาคการผลิต และพลังงานคาดว่าจะผลักดันความต้องการแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ในภูมิภาค .. จีน เป็นศูนย์กลางการผลิตระดับโลกสำหรับแบตเตอรี่ Global Manufacturing Hub for Batteries, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค Consumer Electronics, ยานยนต์ Automotive, ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ Electronic Components และอื่น ๆ ..

กิจกรรมการผลิตทางอุตสาหกรรมที่เพิ่มขึ้น และความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคกำลังสร้างโอกาสให้กับผู้เล่นในตลาดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Nickel Cadmium Battery Market .. ยิ่งไปกว่านั้น จีนยังมีอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์การแพทย์ และยาที่แข็งแกร่ง Strong Medical Devices & Pharmaceutical Manufacturing Industry ซึ่งสร้างตลาดที่มีศักยภาพที่สำคัญสำหรับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม .. แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ทางการแพทย์ Medical Equipment เนื่องจากให้ความหนาแน่นของพลังงานที่ดีกว่าแบตเตอรี่รูปแบบอื่นๆ Better Energy Density than any Other Battery และมีอายุการใช้งานยาวนาน .. นอกจากนี้ แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ยังชาร์จประจุซ้ำได้ด้วยระบบการชาร์จแบบรวดเร็ว Rechargeable with Fast Charging ซึ่งเหมาะสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ ..

ปัจจุบัน แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries กำลังกลับมานิยมถูกใช้งานมากขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา Portable Electronics .. พวกมัน สามารถส่งกระแสไฟกระชากที่รุนแรง Strong Surge Currents ได้โดยไม่มีความเสียหายเกิดขึ้น เนื่องจากความต้านทานภายในต่ำ Low Internal Resistance .. การใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคคาดว่าจะยังคงแพร่หลายไปทั่วโลก ภายในปี 2573 จากการคาดการณ์ว่า ความต้องการแบตเตอรี่ทั่วโลก Global Demand for Batteries ในภาพรวมจะเพิ่มขึ้นจาก 185 GWh เป็นมากกว่า 2,000 GWh ภายในปี 2573 ..

แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ที่ใช้ในอุตสาหกรรม คือ เทคโนโลยีแบตเตอรี่ Battery Technology ที่ได้รับเลือกสำหรับทั้งเครื่องบินพลเรือน และเครื่องบินทหาร Civilian & Military Aircraft รวมถึง Airbus, Boeing, Embraer และอื่น ๆ .. ในกรณีที่แหล่งจ่ายไฟหลักล้มเหลว พวกมันจะส่งจ่ายพลังงานสำรองสำหรับระบบการบิน และอุปกรณ์บนเครื่องบินที่สำคัญอื่น ๆ รวมถึงการติดเครื่องยนต์ของเครื่องบินบนภาคพื้นดิน และแม้ว่าจะมีการแพร่ระบาดของโรคโควิด-19 .. ฝูงบินทั่วโลก มีจำนวนประมาณ 25,600 ลำในปี 2565 และคาดว่าจะเกิน 38,000 ลำภายในปี 2575 จะยังคงใช้ Ni-Cd Battery Technology ติ่เนื่องต่อไปแน่นอนไร้ข้อสงสัย ..

ทั้งนี้ แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ทำงานได้ดีในช่วงอุณหภูมิที่หลากหลาย ดังนั้น จึงเหมาะสำหรับใช้สำหรับการบริหารจัดการโครงสร้างพื้นฐานของศูนย์ข้อมูล Data Center Infrastructure Management มาพร้อมด้วย .. ข้อมูลเดือนมกราคม 2564 มีศูนย์ข้อมูล Data Centers ที่ใช้ระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries อยู่ประมาณ 8,000 แห่งทั่วโลก ใน 110 ประเทศ .. 6 ประเทศหลักอันดับต้นที่รวมถึงสหรัฐฯ ซึ่งมีสัดส่วนประมาณ 33% ของศูนย์ข้อมูลทั้งหมด .. สหราชอาณาจักร ซึ่งมีสัดส่วนประมาณ 6% และจีนซึ่งมีสัดส่วน เกือบ 5% ..

สรุปส่งท้าย ..

แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries แบบเก่า แต่ก็ยังใช้งานได้ดี ส่วนใหญ่แบตเตอรี่เหล่านี้ ได้ถูกแทนที่ด้วยแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ Nickel Metal Hydride Batteries และต่อมา คือ แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries ซึ่งเราทุกคนคุ้นเคยกันดี .. อาจยังมีเครื่องมืออุปกรณ์ไฟฟ้า หรือโทรศัพท์ไร้สายรุ่นเก่า ๆ สิ้นสภาพที่ใช้แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries แบบชาร์จไฟได้ ถูกเก็บดองอยู่ในบ้านของผู้คนมากมาย แต่ทราบหรือไม่ว่า บางทีแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries แบบเก่ารุ่นเก่าเหล่านี้ อาจจะยังคงทำงานได้อยู่ ..

นั่นเป็นเพราะ แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries นั้นยอดเยี่ยม พวกมันมีคุณสมบัติทางเคมีของแบตเตอรี่ที่น่าประทับใจที่สุดเท่าที่เคยรู้จักมา แน่นอนว่ามีแบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead-Acid Batteries ที่สามารถดึงกระแสไฟได้หลายร้อยแอมป์ Hundreds of Amps แต่ชุดแบตเตอรี่จะมีน้ำหนักเป็นตัน และสิ้นสภาพทันทีเมื่อคายประจุต่ำกว่า 10 Volts .. ทั้งนี้ แบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Batteries รุ่นใหม่ ๆ ที่เบา และใช้งานได้ยาวนานกว่า แต่จะระเบิด และลุกเป็นไฟ Explode & Catch Fire เมื่อใช้งานอย่างไม่ถูกต้อง รวมทั้งยังมีแบตเตอรี่อัลคาไลน์ Alkaline Batteries ที่ใช้งานสะดวก และแพร่หลาย แต่ก็ไม่สามารถรับมือกับอุปกรณ์ที่ใช้กำลังไฟฟ้าสูง หรือสำหรับงานหนักได้อยู่ดี ..

ปัจจุบัน เทคโนโลยีนิกเกิลแคดเมียม Nickle-Cadmium : NiCd Technology เหมาะอย่างยิ่งเมื่อต้นทุนต่ำ คือ สิ่งสำคัญ หรือเมื่อปริมาตรมากน้อย หรือน้ำหนักมากน้อยนั้น ไม่ใช่เรื่องสำคัญ ..

การออกแบบแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมี Electrochemical Batteries รุ่นใหม่โดยใช้ Nickel-Cadmium : NiCd Technology ในปัจจุบันมีไม่มากนัก และไม่ถูกแนะนำให้ใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาสมัยใหม่ .. อย่างไรก็ตาม แม้จะไม่แนะนำเทคโนโลยีนี้ สำหรับการออกแบบใหม่ แต่การสนับสนุนผลิตภัณฑ์รุ่นเก่าจำนวนมากสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมในหลากหลายพื้นที่ ซึ่ง NiCd Batteries ยังคงเป็นตัวเลือกชุดแบตเตอรี่จัดเก็บพลังงานไฟฟ้าที่เหมาะสมน่าสนใจ ..

แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น น้ำมัน และก๊าซ Oil & Gas, พลังงานหมุนเวียน Renewable Energy, พลังงานไฟฟ้า Power, เหมืองแร่ Mining, เคมีภัณฑ์ Chemical และอุตสาหกรรมการผลิต Manufacturing .. แบตเตอรี่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมเหล่านี้ ต้องสามารถให้การทำงานที่ปลอดภัย และต่อเนื่อง เพื่อรองรับโหลดวิกฤติที่สำคัญ Safe & Continuous Operation to Support Critical Loads, การสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง Start Alternative Generators, ควบคุมกระบวนการปิดระบบ Control Shut-Down Processes และปกป้องข้อมูลคอมพิวเตอร์ในอุตสาหกรรม Safeguard Computer Data in Industries ..

กระบวนอุตสาหกรรมการผลิต ต้องการแบตเตอรี่ซึ่งไม่ลดทอนประสิทธิภาพการทำงานที่ยอดเยี่ยมในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง และอุณหภูมิสุดขั้วใดๆ .. ชุดแบตเตอรี่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมต้องปราศจากการบำรุงรักษาที่ยุ่งยาก และควรมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ซึ่งแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries สามารถตอบสนองความต้องการที่กล่าวได้เป็นอย่างดี .. พวกมัน ให้พลังงานสำรองที่เชื่อถือได้ และเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในสถานการณ์ที่ซับซ้อน เนื่องจากเป็นที่ต้องการสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่ยอดเยี่ยม ..

แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries สามารถทนต่อแรงสั่นสะเทือนสูง รวมถึงสภาวะอุณหภูมิสุดขั้ว ซึ่งพบได้ในเครื่องบิน ดังนั้น แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries จึงเป็นแบตเตอรี่ที่ต้องการมากที่สุดเหนือเทคโนโลยีแบตเตอรี่อื่น ๆ สำหรับอากาศยาน ..

ในประเด็นของระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่สำหรับระบบพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy นั้น แบตเตอรี่ Batteries เป็นส่วนประกอบหลักสำคัญของระบบพลังงานแสงอาทิตย์  Solar PV System เนื่องจากพวกมันจัดเก็บกำลังไฟฟ้าที่ผลิตโดยแผงโซลาร์เซลล์ Solar Panels ไว้ใช้เมื่อไม่มีแสงอาทิตย์ได้อย่างยอดเยี่ยม .. ดังนั้น การเลือกแบตเตอรี่ที่เหมาะสมสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ..

แบตเตอรี่ประเภททั่วไปที่ใช้ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ คือ แบตเตอรี่กรดตะกั่ว และลิเธี่ยมไอออน Lead-Acid & Lithium-Ion Batteries .. แม้ว่าแบตเตอรี่เหล่านี้จะมีรูปแบบการใช้งาน และคุณประโยชน์ที่แตกต่างกัน แต่เทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่ ๆ ก็ได้รับการพัฒนาในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา และหนึ่งในเทคโนโลยีเหล่านี้ คือ แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ซึ่งมีประวัติการใช้งานมาอย่างยาวนานในการใช้งานอื่น ๆ เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค Consumer Electronics .. คาดหมายได้ว่า แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม กำลังจะถูกเริ่มใช้งานในระบบพลังงานแสงอาทิตย์มากขึ้นเรื่อย ๆ ในอนาคตจากนี้ไป ..

สิ่งที่ต้องคำนึงถึงสำหรับการใช้งานแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries นั้นมีสิ่งที่ควรรู้โดยย่อ ได้แก่ แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries  มีประสิทธิภาพการชาร์จต่ำกว่า และต้องใช้เครื่องชาร์จที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า ซึ่งมีราคาแพงกว่า .. การกำหนดสถานะของการชาร์จ ประกอบกับพวกมันมีข้อจำกัดในการกำจัดโลหะหนักอย่างปลอดภัยที่อาจจะเพิ่มต้นทุนเริ่มต้นได้ ซึ่งทั้งหมด คือ ข้อเสียเปรียบเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่กรดตะกั่ว และลิเธี่ยมไอออน Lead-Acid & Lithium-Ion Batteries ..

อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ยังคงมีประโยชน์อย่างมากในการใช้งานที่ต้องการอัตราการคายประจุที่สูงมาก เนื่องจากสามารถทนทานต่อการปล่อยคายประจุไฟฟ้าปริมาณมหาศาลดังกล่าวได้โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหาย หรือสูญเสียความจุ No Damage or Loss of Capacity .. พวกมัน เกิดความเสียหายขึ้นได้ยากกว่าแบตเตอรี่ชนิดอื่น และทนทานต่อการคายประจุลึกเป็นเวลานาน .. อันที่จริงแล้ว แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ในการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าระยะยาว Long-Term Energy Storage นั้น มักจะถูกให้ปล่อยคายประจุจนหมด ซึ่งต่างไปจากการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries ซึ่งมีความเสถียรน้อยกว่า และจะเสียหายอย่างถาวร Permanently Damaged หากปล่อยให้ประจุไฟฟ้าต่ำกว่าระดับแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำ ..

ยิ่งไปกว่านั้น แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ทำงานได้ยอดเยี่ยมภายใต้สภาวะที่สมบุกสมบัน ไฟกระชาก หรือสำหรับงานหนักในช่วงเวลาไม่นานนัก และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในเครื่องมือไฟฟ้าพกพา Perfect for Use in Portable Tools ..

ความหนาแน่นพลังงานของแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Energy Density of a Nickel-Cadmium Battery คือ 50 Wh/kg ในขณะที่แบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead-Acid Battery คือ 40 Wh/kg .. นอกจากนี้ แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries ยังสามารถทำงานได้ถึง 2,000 รอบ เมื่อคายประจุ 80% ในขณะที่แบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead-Acid Batteries สามารถเข้าถึงรอบสูงสุดได้ 1,800 รอบเท่านั้น รวมทั้งเป็นเรื่องปกติมากที่แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Nickel-Cadmium Battery จะทำงานได้ 8,000 รอบที่รอบลึกของการคายประจุ 15% Depth of Discharge ..

แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries สามารถจัดเก็บในสภาพที่ไม่มีประจุไฟได้เป็นเวลานานหลายปี โดยยังคงใช้งานได้ตามปกติ .. อย่างไรก็ตาม อายุการใช้งานที่ยาวนานนั้น ต้องการการดูแลรักษาที่เพียงพอ และสม่ำเสมอ ซึ่งอาจทำให้ค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น ..

ทั้งนี้ แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมบางประการ เช่น แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ระดับการคายประจุต่ำ Constant Voltage at the Low Level of Discharge และความหนาแน่นของกำลังสูง High Power Density จึงเหมาะสมสำหรับงานหนัก เป็นต้น ..

อย่างไรก็ตาม พวกมันยังมีข้อเสียที่สำคัญ เช่น ความจำเป็นในการบำรุงรักษาเป็นประจำ Need for Regular Maintenance และอุปกรณ์การชาร์จแบบพิเศษ Specialized Charging Equipment รวมทั้ง ความยากลำบากในการตรวจสอบสถานะการชาร์จ Difficulty of Monitoring the Charging State และประเด็นแคดเมียม ₄₈Cd ที่เป็นพิษ Toxic Cadmium Content ..

แม้ว่าบางบริษัทฯ ที่ผลิตแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries จะอ้างว่าผลิตภัณฑ์ของพวกเขา “ไม่ต้องการการซ่อมบำรุง Maintenance-Free” และเป็นทางเลือกที่ดีกว่าสำหรับแบตเตอรี่กรดตะกั่ว และลิเธี่ยมไอออน Lead-Acid & Lithium-Ion Batteries ก็ตาม แต่ก็อาจยังถือว่า พวกมันยังคงมิใช่ทางออกที่ดีที่สุดนักสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ Best Solution for Solar PV Systems ..

อย่างไรก็ตาม Nickel Cadmium : NiCd Cells เป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างเก่า นักเคมีรุ่นใหม่จึงพยายามที่จะเลิกใช้พวกมัน .. แต่การใช้งานในอุตสาหกรรมที่มีต้นทุนต่ำบางประเภท เช่น ระบบไฟแสงสว่างฉุกเฉิน Emergency Lighting, ชุดแบตเตอรี่บนอากาศยาน Aviation Batteries ยังคงเป็นที่นิยม รวมทั้งการใช้งานอื่นในหลายระบบที่ยังมีการจำหน่ายอยู่ในตลาด เช่น เครื่องมือไฟฟ้าไร้สาย Cordless Power Tools และแอพพลิเคชั่นที่ต้องการค่าพลังงานจำเพาะที่สูงกว่า Applications that Need Higher Specific Energy เป็นต้นนั้น ยังคงเป็นความจำเป็นในระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System ..

แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Ni-Cd Batteries นั้น ดูเสมือนจะเก่าแก่ตกรุ่นไปแล้วก็จริง แต่ก็ยังมีข้อได้เปรียบสำคัญที่ไม่เหมือนใครสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมในหลากหลายพื้นที่ ซึ่ง NiCd Batteries ยังคงเป็นตัวเลือกชุดแบตเตอรี่จัดเก็บพลังงานไฟฟ้า Battery Energy Storage System : BESS ที่เหมาะสมน่าสนใจในอนาคตระบบพลังงานสะอาด Clean Energy System ต่อเนื่องต่อไปได้อย่างไร้ข้อสงสัย ..

…………………………

คอลัมน์ : Energy Key

By โลกสีฟ้า ..

สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)

ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-

Nickel Cadmium Battery | Sciencedirect :-

https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/nickel-cadmium-battery

NiCd Battery from Germany | Mak – Powersis :-

https://www.mak-powersis.de/nickel-cadmium-nicd-battery.html

Nickel – Cadmium & Nickel – MetalHydride Technology | Epectec :-

https://www.epectec.com/batteries/nickel-battery-technologies.html

What is a Nickel – Cadmium Battery : Working & Its Applications | Elprocus :-

https://www.elprocus.com/what-is-a-nickel-cadmium-battery-working-its-applications/

Nickel Cadmium Battery Market | Globe News Wire :-

https://www.globenewswire.com/en/news-release/2022/11/28/2562816/0/en/At-CAGR-of-2-8-Nickel-Cadmium-Battery-Market-Size-is-Anticipated-to-Gain-USD-1-6-Bn-by-2027.html

Nickel – Cadmium Battery | A Type of Rechargeable Battery Using Nickel Oxide Hydroxide & Metallic Cadmium as Electrodes :-

https://photos.app.goo.gl/gAuTodN7yfWV6AUV9