การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ในเครื่องสำรองไฟฟ้า(UPS) หรือ ระบบไฟฉุกเฉิน เป็นปัญหาของผู้ใช้งาน และมักจะสงสัยกันว่า ทำไมแบตเตอรี่จึงเสื่อมสภาพก่อนเวลาอันสมควร แม้ว่าจะเลือกซื้อแบตเตอรี่ที่มีการออกแบบให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานก็ตาม เช่น แบตเตอรี่ที่มีการออกแบบให้มีอายุการใช้งาน 5 ปี แต่กลับใช้งานได้เพียง 2-3 ปีกว่า ๆ หรือบางครั้งก็เลือกใช้แบตเตอรี่ที่มีการออกแบบให้มีอายุการใช้งานได้ยาวนานถึง 10-12 ปี แต่ก็ยังพบว่าสามารถใช้งานได้จริงเพียงแค่ 5-6 ปีเท่านั้น
ซึ่งอันที่จริงแล้วผู้ใช้งานต้องเข้าใจในการออกแบบและกำหนดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ว่าเป็น 5 ปี หรือ 10 ปี นั้น เป็นการกำหนด และ ออกแบบอายุของแบตเตอรี่การจากนำแบตเตอรี่ไปทดสอบในห้องทดลองที่มีการควบคุมตัวแปรต่าง ๆ เช่นอุณหภูมิ ความชื้น ความกดอากาศ เป็นต้น เช่น ตามมาตรฐาน IEEE 535 กำหนดให้นำแบตเตอรี่ไปทดสอบในห้องที่มีการควบคุมให้มีอุณหภูมิสูง จนทำให้มีการเร่งปฏิกิริยาทางเคมี ภายในแบตเตอรี่ จนส่งผลให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพโดยทำให้แผ่นธาตุมีสภาพผุกร่อนเร็วขึ้น แล้วนำสภาพการผุกร่อนของแผ่นธาตุที่ได้จากการทดสอบไปกำหนดอายุ จึงเป็นที่มาของอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ หรืออาจจะกล่าวได้ว่าอายุแบตเตอรี่เป็นเพียงการแบ่งระดับแบตเตอรี่โดยใช้ข้อมูลจากห้องทดลองมาเป็นเกณฑ์ในการเลือกใช้แบตเตอรี่เท่านั้น ทั้งที่ในความเป็นจริงแล้วแบตเตอรี่ที่ใช้งานในระบบ เครื่องสำรองไฟฟ้า หรือระบบไฟฉุกเฉิน มีปัจจัยที่ทำให้เกิดการเสื่อมสภาพได้ด้วยหลายสาเหตุนอกเหนือจากอุณหภูมิ
สาเหตุของการเสื่อมสภาพ
ปัจจัยที่ทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพก่อนเวลาอันควรสามารถสรุปได้ดังนี้
1. อุณหภูมิ (Ambient Temperature)
เนื่องจากแบตเตอรี่ที่เราใช้งานในระบบเครื่องสำรองไฟฟ้า หรือระบบไฟฉุกเฉิน เป็นแบตเตอรี่ชนิด Valve Regulated Lead Acid (VRLA) ที่มีแผ่นธาตุบวกทำจากตะกั่วไดออกไซด์ และแผ่นธาตุลบทำการตะกั่ว โดยแช่ลงในนำกรดซัลฟิวลิค ซึ่งเมื่อเกิดการกัดกร่อนหรือผุกร่อนของแผ่นธาตุ จะแปรผันตามอุณหภูมิ ซึ่งตามมาตรฐาน IEEE 1184 ระบุว่า ทุก ๆ 10 องศาเซลเซียสที่สูงกว่าอุณหภูมิที่ผู้ผลิตกำหนดไว้ อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ตามการออกแบบจะลดลงครึ่งหนึ่ง ยกตัวอย่างเช่น สเปคของแบตเตอรี่ระบุอายุการใช้งานตามการออกแบบไว้ 5 ปี ที่ 20 องศาเซลเซียส หากเรานำแบตเตอรี่รุ่นนี้ไปใช้งานในอุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะเหลือเพียง 2 ปีครึ่ง เป็นต้น
2. แรงดันประจุ (Float Charge Voltage)
การประจุแบตเตอรี่ชนิด Value Regulated Lead Acid นั้น ต้องใช้แรงดัน 2.25 +/- 0.01 V/cell ซึ่งเรียกว่า Floating Voltage หรือ Charging voltage และเมื่อแบตเตอรี่ถูกประจุจนเต็มแล้วจะเรียนงแรงดันในการประจุขณะนั้นว่า Float Voltage และ เมื่อมีการประจุแบตเตอรี่หลังจากการคายประจุ จะเรียกว่า Charging Voltage ซึ่งความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันประจุ กับอายุการใช้งานของแบตเตอรี่มีความสัมพันธ์กัน โดย แรงดันประจุที่สูงหรือต่ำเกินกว่าขอบเขตที่กำหนดโดยผู้ผลิต จะส่งผลต่อการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ได้
เมื่อแรงดันประจุมีผลต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ แรงดัน 2.275 V/cell เป็นแรงดันที่เหมาสมและ ส่งผลให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุด หรือ ระหว่าง 2.23-2.3 V/cell ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส เมื่อแรงดัน Float ต่ำเกินไปก็จะมีผลทำให้เกิดประจุไม่เต็มจนทำให้เกิด sulfating บนแผ่นธาตุทั้งบวกและลบ และถ้าแรงดัน float เกินกว่า 2.3 V/cell ก็จะมีผลทำให้เกิด Over Charging โดยแบตเตอรี่จะสูญเสียน้ำ จนทำให้เกิดการเสื่อมสภาพในที่สุด
3. กระแสประจุ (Float & Charging Current)
การประจุแบตเตอรี่ชนิด VRLA นั้น ต้องใช้กระแสประจุ 5-15% ของ Rate Ah ของแบตเตอรี่ หากใช้กระแสน้อยกว่า 5 % ของ Rate Ah ของแบตเตอรี่จะไม่สามารถประจุไฟฟ้าเข้าสู่แบตเตอรี่ได้ ในขณะเดียวกัน หากใช้กระแสประจุแบตเตอรี่มากกว่า 15% ของ Rate Ah ของแบตเตอรี่ ก็จะทำให้แบตเตอรี่ Overheat หรือ Over Charge จนทำให้เกิดก๊าซภายในแบตเตอรี่จำนวนมาก จนแบตเตอรี่บวม หรือแตก
4. จำนวนครั้งในการคายประจุ (Cycle Use)
ขอจำกัดหนึ่งของแบตเตอรี่ชนิด VRLA คือ จำนวนครั้งในการคายประจุ หรือ Cycle Use ที่สามารถใช้งานในการประจุ และคายประจุ มีจำนวนจำกัด ประมาณ 400 ครั้ง เท่านั้น หลังจากนั้น จะสามารถสำรองไฟได้น้อยลงกว่า 60% หรือเสียสภาพในการเก็บไฟ ดังนั้นจากที่เครื่องสำรองไฟฟ้าติดตั้งอยู่ในสถานที่ ที่มีไฟดับบ่อยๆ จะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลดลง และ ด้วยข้อจำกัดนี้ทำให้ แบตเตอรี่แบบ VRLA นี้ ไม่เหมาะกับการใช้งานแบบ ประจุและคายประจุบ่อย ๆ แต่เหมาะกับงาน Stanby use มากกว่า