ตอนที่ 3: โครงสร้างภายในและขั้นตอนการประกอบเซลล์แบตเตอรี่
ในการผลิตระบบกักเก็บพลังงานเชิงอุตสาหกรรม แบตเตอรี่จะไม่ถูกส่งมอบในลักษณะของเซลล์เดี่ยว ๆ แต่จะถูกออกแบบและประกอบขึ้นมาเป็นระบบควบคุมตามโครงสร้างลำดับชั้นทางวิศวกรรมที่เข้มงวด โครงสร้างภายในและขั้นตอนการประกอบเซลล์แบตเตอรี่ จะเริ่มต้นจากหน่วยที่เล็กที่สุดและขยายตัวออกไปเป็นระบบที่พร้อมใช้งานจริงตามลำดับขั้นดังนี้: เซลล์แบตเตอรี่ (Battery Cell) → โมดูลแบตเตอรี่ (Battery Module) → แพ็กแบตเตอรี่ (Battery Pack)
ในขั้นที่หนึ่ง เซลล์แบตเตอรี่ (Battery Cell) ถือเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดในการสร้างระบบกักเก็บพลังงาน รูปแบบของเซลล์จะถูกเลือกใช้ตามเงื่อนไขของพื้นที่และต้นทุนที่ตั้งไว้ เซลล์ทรงกระบอก (Cylindrical Cell) เช่น ขนาด 18650, 2170 หรือ 4680 มีจุดเด่นด้านความแข็งแรงเชิงกลสูงมากเนื่องจากรูปทรงกระบอกช่วยกระจายแรงดันและแรงบีบอัดภายใต้สภาวะความร้อนสะสมได้ดี แต่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่จัดเรียงทำให้เกิดช่องว่างส่วนเกินส่งผลให้ความหนาแน่นเชิงปริมาตรลดลง ส่วนเซลล์ทรงสี่เหลี่ยม (Prismatic Cell) มีการใช้งานอย่างแพร่หลายที่สุดในระบบ BESS สำหรับโซล่าเซลล์ เนื่องจากรูปทรงกล่องสี่เหลี่ยมสามารถนำมาจัดเรียงแนบชิดติดกันได้เป็นระเบียบสมบูรณ์แบบ เพิ่มความหนาแน่นของพลังงานต่อพื้นที่ และมีพื้นที่หน้าสัมผัสขนาดใหญ่ที่ช่วยให้ระบบระบายความร้อนทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ สุดท้ายคือเซลล์แบบถุงพลาสติก (Pouch Cell) ซึ่งเด่นในเรื่องความยืดหยุ่นและน้ำหนักที่เบาที่สุด แต่เสี่ยงต่อการพองตัวทางเคมีและจำเป็นต้องมีโครงสร้างโลหะภายนอกช่วยบีบอัดประคองไว้
ลำดับขั้นต่อมาคือ โมดูลแบตเตอรี่ (Battery Module) ซึ่งเกิดจากการรวมตัวกันของเซลล์เดี่ยวหลายตัวผ่านขั้วโลหะนำไฟฟ้าความต้านทานต่ำที่ผลิตจากทองแดงหรืออลูมิเนียม ซึ่งเรียกว่า บัสบาร์ (Busbar) การเชื่อมต่อแบบอนุกรมจะช่วยยกระดับแรงดันไฟฟ้าของโมดูล ในขณะที่การเชื่อมต่อแบบขนานจะช่วยเพิ่มความจุเชิงกระแส ตัวโมดูลจะรวมโครงสร้างของระบบป้องกันแรงสั่นสะเทือน แผ่นฉนวนกันความร้อน และแผงวงจรควบคุมระดับล่าง (Slave BMS) ซึ่งทำหน้าที่เก็บข้อมูลแรงดันและอุณหภูมิของเซลล์ภายในกลุ่มส่งต่อไปยังหน่วยควบคุมหลัก
ขั้นสุดท้ายคือ แพ็กแบตเตอรี่ (Battery Pack) ซึ่งเป็นหน่วยระบบที่สมบูรณ์แบบพร้อมเชื่อมต่อเข้ากับอินเวอร์เตอร์ภายนอก ภายในแพ็กจะประกอบด้วยโมดูลหลายตัวมาเชื่อมต่อกัน โดยมีการผสานรวมระบบการจัดการแบตเตอรี่ (Battery Management System: BMS) ระดับ Master ทำหน้าที่ประมวลผลอัลกอริทึมความปลอดภัย วิเคราะห์ข้อมูล และเชื่อมต่อสื่อสาร พร้อมทั้งระเบียบควบคุมความร้อน (Thermal Management System) ทั้งแบบพัดลมเป่าอากาศหรือท่อของเหลวหล่อเย็นไหลเวียนรอบโครงสร้าง บรรจุอยู่ภายใต้เปลือกหุ้มที่ผลิตจากเหล็กกล้าหรืออลูมิเนียมหล่อขึ้นรูปพิเศษที่มีระดับมาตรฐานป้องกันฝุ่นและของเหลวรวดเร็วระดับสูง เช่น IP65 หรือ IP66
Source: The Building Blocks of a Battery Energy Storage System (BESS) | LinkedIn
