UltraBatteryเป็นเครื่องหมายการค้าของ เทคโนโลยี แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่จำหน่ายโดยบริษัท Furukawa Battery Co. Ltd. UltraBattery มีชั้นคาร์บอนบางๆ บนวัสดุตะกั่วที่เป็นรูพรุนสำหรับแผ่นขั้วลบ แนวคิดดั้งเดิมที่ผสมผสานเทคโนโลยีอัลตร้าคาปาซิเตอร์กับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ตะกั่วกรดในเซลล์เดียวที่มีอิเล็กโทรไลต์ ร่วมกัน นั้น มาจากองค์การวิจัยวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมแห่งเครือจักรภพ ของออสเตรเลีย (CSIRO)

งานวิจัยที่ดำเนินการโดยห้องปฏิบัติการอิสระ เช่น Sandia National Laboratoriesของสหรัฐอเมริกา[ ^{1 ]} Advanced Lead-Acid Battery Consortium (ALABC) ^{[ 2 ] Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) [ 3 ] และการทดสอบ}เชิง^{พาณิชย์โดย East} Penn Manufacturing, Furukawa Battery และ Ecoult แสดงให้เห็นว่าเมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบควบคุมวาล์ว (VRLA) ทั่วไป เทคโนโลยี UltraBattery มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงกว่า อายุการใช้งานยาวนานกว่า และสามารถรับประจุได้ดีกว่าภายใต้สภาวะประจุบางส่วน (SoC)

การรวมเทคโนโลยีทั้งสองเข้าไว้ในเซลล์แบตเตอรี่เดียวทำให้ UltraBattery ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีตะกั่วกรดแบบดั้งเดิม^{[ 4 ]}ส่วนใหญ่เป็นเพราะสามารถใช้งานได้เป็นเวลานานในสถานะการชาร์จ บางส่วน (pSoC) ในขณะที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบดั้งเดิมมักได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานที่ SoC สูง (เช่น เมื่อแบตเตอรี่ใกล้เต็ม) ^{[ 5 ]}การทำงานในช่วง SoC บางส่วนช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ โดยหลักๆ แล้วคือการลดการเกิดซัลเฟตและลดเวลาที่ใช้ในการทำงานที่สถานะการชาร์จสูงและต่ำมาก ซึ่งปฏิกิริยาข้างเคียงต่างๆ มักทำให้เกิดการเสื่อมสภาพแบตเตอรี่ VRLA แบบดั้งเดิม มีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วเมื่อใช้งานในช่วง SoC บางส่วนนี้^{[ 5 ]}

แนวคิดดั้งเดิมของ UltraBattery มาจาก CSIRO ^{[ 6 ]}

การพัฒนาแบตเตอรี่อัลตร้าแบทเทอรีได้รับการสนับสนุนทางการเงินจากรัฐบาลออสเตรเลีย บริษัทฟุรุคาวะแบทเทิล จำกัด ของญี่ปุ่นก็มีส่วนร่วมในการพัฒนาเทคโนโลยีอัลตร้าแบทเทอรีเช่นกัน และรัฐบาลญี่ปุ่นได้ให้ทุนสนับสนุนการพัฒนาบางส่วนผ่านทางองค์การพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานใหม่และอุตสาหกรรม (NEDO)

ในปี พ.ศ. 2550 East Penn Manufacturing ได้รับใบอนุญาตหลักระดับโลกในการผลิตและจำหน่ายเทคโนโลยี UltraBattery สำหรับการใช้งานด้านยานยนต์และยานพาหนะ (ในหลายพื้นที่) และสำหรับการใช้งานด้านการจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่ (ทั่วโลก นอกประเทศญี่ปุ่นและประเทศไทย ซึ่ง Furukawa Battery เป็นผู้ถือใบอนุญาตหลัก) ^{[ 7 ]}

กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกายังให้ทุนสนับสนุน UltraBattery สำหรับการวิจัยเกี่ยวกับการใช้งานการจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่ในระดับโครงข่ายไฟฟ้า ในปี 2550 CSIRO ได้ก่อตั้งบริษัทในเครือชื่อ Ecoult เพื่อจัดการกับตลาดนี้ Ecoult ยังได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาลออสเตรเลียเพื่อพัฒนา UltraBattery ต่อไป ในเดือนพฤษภาคม 2553 บริษัทผู้ผลิตแบตเตอรี่ของสหรัฐฯ East Penn Manufacturing ได้เข้าซื้อกิจการ Ecoult จาก CSIRO ^{[ 8 ]}

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2556 รัฐบาลออสเตรเลียได้ประกาศให้เงินทุนเพิ่มเติมผ่านโครงการพลังงานหมุนเวียนเกิดใหม่ของสำนักงานพลังงานหมุนเวียนแห่งออสเตรเลียเพื่อพัฒนาเทคโนโลยี UltraBattery ต่อไปในฐานะระบบจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพคุ้มค่าสำหรับระบบพลังงานหมุนเวียน ในที่อยู่อาศัยและเชิง พาณิชย์^{[ 9 ]}

หลักการกักเก็บพลังงานของ UltraBattery นั้นเหมือนกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดทั่วไป ชั้นคาร์บอนบนขั้วลบทำหน้าที่เป็นจุดปฏิกิริยาสำหรับการรีดิวซ์ไอออน Pb ²⁺ให้เป็น Pb(0) และเป็นจุดกักเก็บไอออน Pb ²⁺

ในระหว่างการทำงานปกติของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ผลึกตะกั่วซัลเฟตจะเติบโตบนขั้วลบในระหว่างการคายประจุและละลายอีกครั้งในระหว่างการชาร์จ การก่อตัวของผลึกเหล่านี้เรียกว่าการเกิดซัลเฟต เมื่อเวลาผ่านไป การเกิดซัลเฟตอาจกลายเป็นถาวร เนื่องจากผลึกบางส่วนเติบโตและต้านทานการละลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่แบตเตอรี่ถูกบังคับให้ทำงานที่อัตราการคายประจุสูงมาก ซึ่งมีแนวโน้มที่จะส่งเสริมการเติบโตของผลึกตะกั่ว ซัลเฟต บนพื้นผิวของขั้วไฟฟ้า ที่อัตราการคายประจุปานกลาง ผลึกตะกั่วซัลเฟตจะเติบโตทั่วหน้าตัดของแผ่นขั้วไฟฟ้า (ซึ่งมีลักษณะคล้ายฟองน้ำ) เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์ (กรดซัลฟิวริกเจือจาง) ถูกดึงและแพร่กระจายผ่านตัวขั้วไฟฟ้า ทำให้ปฏิกิริยาสามารถเกิดขึ้นได้ทั่วทั้งแผ่น^{[ 10 ]}

แต่ที่อัตราการคายประจุที่เร็วมาก กรดที่อยู่ภายในแผ่นโลหะจะถูกใช้หมดไปอย่างรวดเร็ว และกรดใหม่ไม่สามารถแพร่ผ่านอิเล็กโทรดได้ทันเวลาเพื่อทำให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไป ดังนั้นปฏิกิริยาจึงเกิดขึ้นที่ผนังด้านนอกของอิเล็กโทรดมากกว่า ซึ่งอาจเกิดการตกผลึกเป็นแผ่นหนาแน่น แทนที่จะกระจายตัวเป็นก้อนทั่วทั้งแผ่น แผ่นผลึกนี้ยังขัดขวางการถ่ายเทของอิเล็กโทรไลต์อีกด้วย จากนั้นผลึกจะเติบโตใหญ่ขึ้น และเนื่องจากผลึกขนาดใหญ่มีปริมาตรมากเมื่อเทียบกับพื้นที่ผิว จึงทำให้ยากที่จะกำจัดออกด้วยวิธีการทางเคมีในระหว่างการชาร์จ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกในอิเล็กโทรไลต์มีแนวโน้มสูง (เนื่องจากมีการสร้างตะกั่วซัลเฟตบนพื้นผิวของแผ่นโลหะเพียงเล็กน้อย) และตะกั่วซัลเฟตละลายได้น้อยกว่าในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น (ความเข้มข้นสูงกว่าประมาณ 10% โดยน้ำหนัก) มากกว่าในกรดซัลฟิวริกเจือจาง

สภาวะนี้บางครั้งเรียกว่าการเกิดซัลเฟตแบบ "แข็ง" ของขั้วไฟฟ้าแบตเตอรี่ การเกิดซัลเฟตแบบแข็งจะเพิ่มความต้านทานของแบตเตอรี่ (เนื่องจากผลึกตะกั่วซัลเฟตมีแนวโน้มที่จะเป็นฉนวนกั้นขั้วไฟฟ้าจากอิเล็กโทรไลต์) และลดกำลัง ความจุ และประสิทธิภาพลงเนื่องจากปฏิกิริยาข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์เพิ่มขึ้น ซึ่งบางส่วนเกิดขึ้นภายในแผ่นขั้วลบเนื่องจากการชาร์จเกิดขึ้นโดยมีตะกั่วซัลเฟตในปริมาณน้อย (ภายในตัวแผ่น) ผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์อย่างหนึ่งคือการผลิตไฮโดรเจนภายในแผ่น ซึ่งยิ่งลดประสิทธิภาพของปฏิกิริยาลง การเกิดซัลเฟตแบบ "แข็ง" โดยทั่วไปแล้วไม่สามารถย้อนกลับได้ เนื่องจากปฏิกิริยาข้างเคียงมีแนวโน้มที่จะครอบงำมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อมีการป้อนพลังงานเข้าไปในแบตเตอรี่มากขึ้น^{[ 11 ]}

เพื่อลดโอกาสการเกิดคราบซัลเฟตอย่างถาวร แบตเตอรี่ VRLA ทั่วไปจึงควรคายประจุในอัตราที่กำหนดโดยอัลกอริทึมการชาร์จต่างๆ นอกจากนี้ ควรชาร์จแบตเตอรี่บ่อยๆ และเหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานที่ระดับประจุใกล้เต็ม (ระหว่าง 80% ถึง 100% ของประจุทั้งหมด) แม้ว่าการใช้งานที่ระดับประจุจำกัดนี้จะช่วยลดการเกิดคราบซัลเฟตถาวรบนขั้วลบได้ แต่การใช้งานแบตเตอรี่ที่ระดับประจุเต็มหรือใกล้เต็มนั้นไม่มีประสิทธิภาพอย่างมาก ความไม่มีประสิทธิภาพนี้ส่วนใหญ่เกิดจากปฏิกิริยาข้างเคียงที่เพิ่มขึ้น (เช่น การอิเล็กโทรไลซิส) ซึ่งทำให้สูญเสียพลังงาน

การมีอัลตร้าคาปาซิเตอร์รวมอยู่ใน UltraBattery ช่วยจำกัดการเกิดซัลเฟตแข็งภายในเซลล์ ซึ่งช่วยให้แบตเตอรี่สามารถทำงานได้เป็นเวลานานในสภาวะประจุต่ำกว่าระดับหนึ่ง (Partial SoC) ซึ่งแบตเตอรี่ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แบตเตอรี่ VRLA ทั่วไปมักถูกจำกัดให้ทำงานในสภาวะที่ไม่ประสิทธิภาพเมื่อใกล้ถึงระดับประจุสูงสุด เพื่อป้องกันความเสียหายจากซัลเฟต การวิจัยยังคงดำเนินต่อไปเพื่อหาสาเหตุที่การมีอัลตร้าคาปาซิเตอร์ช่วยลดการเกิดซัลเฟตได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการมีคาร์บอนอยู่ภายในเซลล์ VRLA มีผลช่วยบรรเทาบ้าง แต่ผลการป้องกันของอัลตร้าคาปาซิเตอร์ที่ต่อขนานอยู่ภายใน UltraBattery นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก ตัวอย่างเช่น Hund และคณะ พบว่าโหมดความล้มเหลวของแบตเตอรี่ VRLA ทั่วไป (การสูญเสียน้ำ การเกิดซัลเฟตที่แผ่นขั้วลบ และการกัดกร่อนของตะแกรง) ลดลงอย่างมากใน UltraBattery ผลการวิจัยของ Hund ยังแสดงให้เห็นว่า UltraBattery ที่ใช้ในแอปพลิเคชันที่มีอัตราการชาร์จบางส่วนสูง มีการเกิดก๊าซน้อยลง มีการเกิดซัลเฟตแข็งที่แผ่นขั้วลบน้อยที่สุด มีประสิทธิภาพด้านพลังงานสูงขึ้น และมีอุณหภูมิในการทำงานต่ำที่สุด เมื่อเทียบกับเซลล์ VRLA ทั่วไป

ชั้นของ ตะกั่วฟองน้ำและคาร์บอนประกอบกันเป็นขั้วลบ

สารละลายอิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยกรดซัลฟิวริกและน้ำ

ตะกั่วซัลเฟตเป็นผลึกหรือผงสีขาว ในการทำงานปกติของแบตเตอรี่กรดตะกั่ว จะพบผลึกตะกั่วซัลเฟตขนาดเล็กเกิดขึ้นบนขั้วลบระหว่างการคายประจุ และจะละลายกลับเข้าไปในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ระหว่างการชาร์จ

ขั้วไฟฟ้าประกอบด้วยโครงตาข่ายตะกั่ว โดยมีสารประกอบวัสดุออกฤทธิ์ที่มีตะกั่วเป็นส่วนประกอบหลัก คือตะกั่วออกไซด์เป็นส่วนที่เหลือของแผ่นขั้วบวก

UltraBattery สามารถนำไปใช้ในการจัดเก็บพลังงานได้หลากหลายรูปแบบ เช่น:

• ใน แบตเตอรี่ รถยนต์ไฟฟ้า (EV)
• เพื่อกักเก็บพลังงานหมุนเวียนและปรับสมดุลการจ่ายกระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงาน ที่ไม่สม่ำเสมอ
• ในฐานะส่วนหนึ่งของ ระบบ พลังงานไฮบริด ที่มีประสิทธิภาพร่วมกับ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล^{[ 12 ]}
• เพื่อให้บริการเสริมแก่ ระบบโครง ข่ายไฟฟ้า

UltraBattery สามารถรีไซเคิลได้เกือบ 100 เปอร์เซ็นต์และสามารถผลิตได้ที่โรงงานผลิตแบตเตอรี่ที่มีอยู่^{[ 7 ]}

เมื่อใช้ในรถยนต์ไฮบริดไฟฟ้า ตัวเก็บประจุยิ่งยวดของ UltraBattery จะทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ระหว่างการคายประจุและการชาร์จในอัตราสูง ทำให้สามารถจ่ายและดูดซับประจุได้อย่างรวดเร็วระหว่างการเร่งความเร็วและการเบรกของรถยนต์^{[ 13 ]}

การทดสอบประสิทธิภาพของ Ultrabattery ในรถยนต์ไฮบริดไฟฟ้าโดย Advanced Lead Acid Battery Consortium พบว่าแบตเตอรี่ชุดเดียวสามารถใช้งานได้มากกว่า 100,000 ไมล์โดยไม่มีการเสื่อมสภาพอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 2 ]}ผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการของต้นแบบ UltraBattery แสดงให้เห็นว่าความจุ กำลัง พลังงานที่ใช้ได้ การสตาร์ทในสภาพอากาศเย็น และการคายประจุเองตรงตามหรือเกินกว่าเป้าหมายประสิทธิภาพทั้งหมดที่กำหนดไว้สำหรับรถยนต์ไฮบริดไฟฟ้าที่มีกำลังช่วยขั้นต่ำและสูงสุด

UltraBattery สามารถใช้เพื่อปรับความเรียบและสลับ (เช่น เก็บไว้ใช้ในภายหลัง) แหล่งพลังงานหมุนเวียนในไมโครกริด เพื่อเพิ่มความพร้อมใช้งานของพลังงานที่คาดการณ์ได้ UltraBattery ยังสามารถใช้ในระบบไมโครกริดแบบสแตนด์อะโลน ระบบพลังงานหมุนเวียน และไมโครกริดแบบไฮบริดได้อีกด้วย ระบบไมโครกริดแบบสแตนด์อะโลนจะผสมผสานดีเซลหรือเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆ กับการจัดเก็บพลังงาน UltraBattery เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล การรวมการจัดเก็บพลังงานไว้ในระบบจะช่วยลดขนาดของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (เช่น แผงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) เนื่องจากแบตเตอรี่สามารถรองรับโหลดสูงสุดได้ UltraBattery ยังช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอีกด้วย

ระบบพลังงานหมุนเวียนผสมผสานเทคโนโลยี UltraBattery กับแหล่งกำเนิดพลังงานหมุนเวียนเพื่อส่งมอบพลังงานในพื้นที่ ไมโครกริดแบบไฮบริดผสานรวมแหล่งกำเนิดพลังงานหมุนเวียนเข้ากับการจัดเก็บพลังงาน UltraBattery และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงานพื้นฐานให้สูงสุด ซึ่งสามารถลดต้นทุนพลังงานได้อย่างมากเมื่อเทียบกับไมโครกริดที่ใช้พลังงานดีเซลเพียงอย่างเดียว นอกจากนี้ยังช่วยลดการปล่อยก๊าซ เรือนกระจกได้อย่างมาก ตัวอย่างของไมโครกริดประเภทนี้คือโครงการบูรณาการพลังงานหมุนเวียนเกาะคิง (KIREIP) ^{[ 14 ]}ซึ่งดำเนินการโดย Hydro Tasmania โครงการพลังงานหมุนเวียนขนาดเมกะวัตต์นี้มีเป้าหมายเพื่อลดทั้งต้นทุนการส่งพลังงานไปยังเกาะและมลพิษคาร์บอน^{[ 12 ]}

UltraBattery สามารถใช้เพื่อสำรองไฟให้กับระบบจ่ายไฟสำรอง (UPS) ได้ ในระบบ UPS ทั่วไป แบตเตอรี่จะไม่ได้ใช้งานจนกว่าจะเกิดเหตุการณ์ไฟดับ เนื่องจาก UltraBattery สามารถควบคุมความถี่และให้บริการด้านโครงข่ายไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องได้ จึงสามารถสร้างรายได้ให้กับเจ้าของสินทรัพย์ UPS ในขณะเดียวกันก็ให้พลังงานสำรองได้^{[ 15 ]}

สำหรับการใช้งานในชุมชน UltraBattery สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรองในกรณีที่ไฟฟ้าดับ (ดูหัวข้อ 5.1) และสำหรับการลดการใช้ไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุด (peak shaving) หรือที่รู้จักกันในชื่อ peak shopping ซึ่งหมายถึงความสามารถในการชาร์จแบตเตอรี่ในช่วงเวลาที่ไม่ใช่ช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุด และใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุดเพื่อหลีกเลี่ยงค่าไฟฟ้าที่สูงขึ้น ตัวอย่างการใช้งานในชุมชนอีกประการหนึ่งคือระบบสาธิตโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะขนาด 300 กิโลวัตต์ที่ติดตั้งโดย Furukawa Battery ในพื้นที่ Maeda ในเมือง Kitakyushu ประเทศญี่ปุ่น แอปพลิเคชันการปรับสมดุลโหลดนี้ใช้เซลล์ UltraBattery จำนวน 336 เซลล์ (1000 Ah, 2 โวลต์) บริษัทยังได้ติดตั้งระบบสาธิตโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะสองระบบของเทคโนโลยีการลดการใช้ไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุดของ UltraBattery ที่พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติและมนุษย์แห่ง Kitakyushu อีกด้วย^{[ 16 ]}

ในประเทศญี่ปุ่น บริษัท Shimizu Corporation ได้ติดตั้งระบบไมโครกริด (ดูหัวข้อ 5.2) ในอาคารพาณิชย์แห่งหนึ่ง ระบบ "อาคารอัจฉริยะ" นี้ประกอบด้วยเซลล์ UltraBattery จำนวน 163 เซลล์ (500 Ah, 2 โวลต์) และยังทำหน้าที่ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า ความต้านทาน และอุณหภูมิของเซลล์ด้วย ระบบที่สองซึ่งติดตั้งอยู่ที่โรงงาน Iwaki ของบริษัท Furukawa Battery ประกอบด้วยเซลล์ UltraBattery จำนวน 192 เซลล์ ระบบปรับสภาพพลังงาน 100 กิโลวัตต์ และระบบจัดการแบตเตอรี่ แอปพลิเคชันปรับระดับโหลดนี้ถูกตั้งค่าขึ้นเพื่อควบคุมความต้องการพลังงานของโรงงาน

สำหรับการใช้งานในที่พักอาศัย การใช้พลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาในพื้นที่นั้นๆ สามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นได้โดยใช้ UltraBattery เพื่อทั้งเก็บพลังงานไว้ใช้โดยผู้พักอาศัยที่เป็นเจ้าของแผงโซลาร์เซลล์ และเพื่อจ่ายพลังงานหรือบริการควบคุมเข้าสู่ระบบโครงข่ายไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูง

UltraBattery สามารถจัดการความผันผวนในโครงข่ายไฟฟ้าได้ 5 วิธีหลัก ได้แก่ การควบคุมความถี่ การบูรณาการพลังงานหมุนเวียน (การปรับให้เรียบและการเปลี่ยนช่วงเวลา) กำลังสำรอง การควบคุมอัตราการเปลี่ยนแปลง และคุณภาพพลังงานและการสนับสนุนโครงข่ายไฟฟ้าที่อ่อนแอ

ระบบโครงข่ายไฟฟ้าต้องจัดการกับความผันผวนอย่างต่อเนื่องของอุปสงค์และอุปทานพลังงาน เพื่อรักษาระดับความถี่ให้คงที่ เพื่อให้สามารถดำเนินงานของระบบโครงข่ายได้ต่อไป UltraBattery สามารถดูดซับและส่งพลังงานไปยังโครงข่ายเพื่อช่วยจัดการความสมดุลระหว่างอุปทานและอุปสงค์ และเพื่อรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ Ecoult ได้ติดตั้งระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ระดับโครงข่าย ซึ่งให้บริการควบคุมแรงดันไฟฟ้า 3 เมกะวัตต์ บนโครงข่ายเชื่อมต่อระหว่างรัฐเพนซิลเวเนีย-เจอร์ซีย์-แมริแลนด์ (PJM) ในสหรัฐอเมริกา เซลล์ UltraBattery จำนวน 4 ชุดเชื่อมต่อกับโครงข่ายที่สถานี Lyon ในรัฐเพนซิลเวเนีย โครงการนี้ให้บริการควบคุมความถี่อย่างต่อเนื่อง โดยเสนอราคาในตลาดเปิดของ PJM

เทคโนโลยี UltraBattery สามารถนำมาใช้ในการบูรณาการแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม เข้ากับโครงข่ายไฟฟ้า โดยการจัดการความผันผวนของผลผลิตพลังงานหมุนเวียน ด้วยการ "ปรับให้เรียบ" และ "เปลี่ยนทิศทาง" การใช้พลังงาน

การปรับให้เรียบจะเปลี่ยนความผันผวนโดยธรรมชาติของพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์หรือกังหันลมให้กลายเป็นสัญญาณที่ราบเรียบและคาดการณ์ได้ ระบบจะตรวจสอบเอาต์พุตของแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่สม่ำเสมอ และเมื่อสัญญาณพลังงานแสงอาทิตย์ (หรือลม) เปลี่ยนแปลง UltraBattery จะตอบสนองทันทีโดยการปล่อยพลังงานหรือดูดซับพลังงานส่วนเกิน การจัดการความผันผวนของสัญญาณพลังงานหมุนเวียนในลักษณะนี้ทำให้พลังงานหมุนเวียนมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น

การสลับเปลี่ยนการใช้พลังงาน หมายถึงความสามารถของ UltraBattery ในการจัดเก็บพลังงานส่วนเกินที่ผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนในช่วงเวลาที่ไม่ใช่ช่วงพีค และปล่อยพลังงานนั้นออกมาเมื่อจำเป็นในช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด ซึ่งช่วยให้บริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้าสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของระบบในช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดได้

PNM บริษัทผู้ให้บริการด้านไฟฟ้าชั้นนำในรัฐนิวเม็กซิโก สหรัฐอเมริกา ได้บูรณาการระบบกักเก็บพลังงาน UltraBattery เข้ากับฟาร์มผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อสาธิตการปรับความเรียบและการเปลี่ยนทิศทางการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สามารถควบคุมได้ โครงการ PNM Prosperity เป็นหนึ่งในโครงการขนาดใหญ่ที่สุดของสหรัฐอเมริกาที่รวมพลังงานแสงอาทิตย์จากเซลล์แสงอาทิตย์และระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่เข้าด้วยกัน

การติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาขนาดเล็กจำนวนมากมักจะทำให้ผลกระทบของความไม่สม่ำเสมอของการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ทวีคูณขึ้น ซึ่งสร้างปัญหาให้กับผู้ควบคุมระบบส่งไฟฟ้า [อ้างอิง] ระบบกักเก็บพลังงาน UltraBattery ถูกนำมาใช้เพื่อลดความไม่สม่ำเสมอของพลังงานหมุนเวียนโดยการเพิ่มกำลังไฟฟ้าในระบบส่งไฟฟ้าอย่างเป็นระบบ ทำให้พลังงานที่ผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนสามารถคาดการณ์ได้มากขึ้น

UltraBattery มีคุณลักษณะหลัก 5 ประการที่แตกต่างจากเทคโนโลยีแบตเตอรี่ VRLA ทั่วไป ได้แก่ อัตราการชาร์จและคายประจุที่สูงกว่า ต้นทุนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงตลอดอายุการใช้งานที่ต่ำกว่า ประสิทธิภาพการแปลงกระแสตรงเป็นกระแสตรงที่สูงกว่า จำนวนครั้งในการชาร์จเพื่อรีเฟรชที่น้อยกว่า และอัตราการรับประจุที่สูงกว่า

อัตราการหมุนเวียนของความจุ คือ การวัดว่าแบตเตอรี่สามารถนำความจุตามทฤษฎีมาใช้ได้กี่ครั้งตลอดอายุการใช้งาน

เมื่อเปรียบเทียบ UltraBattery กับ VRLA มาตรฐาน (ที่ใช้ในสภาวะ SoC บางส่วน) ในสภาวะการทดลอง พบว่า UltraBattery สามารถบรรลุอัตราการหมุนเวียนความจุได้ประมาณ 13 เท่าของแบตเตอรี่ VRLA แบบแผ่นใยแก้วดูดซับมาตรฐาน^{[ 1 ]}

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับวิธีการใช้งาน และจำนวนรอบการชาร์จและการคายประจุ ในสถานการณ์ที่แบตเตอรี่ถูกใช้งานสี่รอบ รอบละ 40% ต่อวัน และปริมาณการใช้งานเป็นปัจจัยจำกัดอายุการใช้งาน UltraBattery จะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ VRLA ทั่วไปประมาณสามถึงสี่เท่า^{[ 5 ]}

CSIRO อ้างว่า “แบตเตอรี่อัลตร้าแบทเทอรีมีต้นทุนการผลิตถูกกว่าแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากันประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ และสามารถผลิตได้โดยใช้โรงงานผลิตที่มีอยู่แล้ว” ^{[ 6 ]}

ประสิทธิภาพการแปลงกระแสตรงเป็นกระแสตรง (DC–DC efficiency) ของแบตเตอรี่ อธิบายถึงปริมาณพลังงานที่พร้อมจะจ่ายให้กับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ เทียบกับปริมาณพลังงานที่ป้อนเข้าไปในแบตเตอรี่ระหว่างการชาร์จ ในระหว่างการชาร์จและการคายประจุ พลังงานที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่บางส่วนจะสูญเสียไปในรูปของความร้อน และบางส่วนจะสูญเสียไปในปฏิกิริยาข้างเคียง ยิ่งการสูญเสียพลังงานของแบตเตอรี่น้อยเท่าไร แบตเตอรี่ก็ยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น

นักพัฒนาของ UltraBattery อ้างว่าสามารถบรรลุประสิทธิภาพ DC–DC 93–95% (ขึ้นอยู่กับอัตรา) ในการใช้งานการจัดการความแปรปรวนในสภาวะ SoC บางส่วน ขึ้นอยู่กับอัตราการคายประจุ และ 86–95% (ขึ้นอยู่กับอัตรา) เมื่อใช้งานการเปลี่ยนพลังงาน เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว แบตเตอรี่ VRLA มาตรฐานที่ใช้ในการเปลี่ยนพลังงาน (โดยใช้สภาวะการชาร์จสูงสุดทั่วไป) จะมีประสิทธิภาพต่ำกว่ามาก ตัวอย่างเช่น ในสถานะการชาร์จตั้งแต่ 79% ถึง 84% การทดสอบแสดงให้เห็นประสิทธิภาพประมาณ 55% ^{[ 17 ]}

ประสิทธิภาพการแปลงกระแสตรงเป็นกระแสตรง (DC–DC) ที่สูงของ UltraBattery นั้นเป็นไปได้เพราะ (เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ VRLA ทั่วไป) มันทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงที่ระดับประจุต่ำกว่า 80% การทดลองชี้ให้เห็นว่าสำหรับแบตเตอรี่ VRLA “จากระดับประจุเป็นศูนย์ถึง 84% ประสิทธิภาพการชาร์จแบตเตอรี่โดยเฉลี่ยโดยรวมอยู่ที่ 91%” ในขณะที่แบตเตอรี่ VRLA ทั่วไปไม่สามารถทนต่อการทำงานในช่วงนี้ได้เป็นเวลานานโดยไม่ต้องชาร์จใหม่บ่อยๆ แต่ UltraBattery สามารถทนต่อการทำงานที่ระดับประจุที่ต่ำกว่ามากได้โดยไม่เสื่อมสภาพอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่สูงกว่ามาก เนื่องจากสามารถทำงานได้เป็นเวลานานในโซนที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

ในระหว่างการใช้งาน แบตเตอรี่ VRLA ทั่วไปจะต้องได้รับการรีเฟรช (ชาร์จเกิน) เพื่อละลายผลึกซัลเฟตที่สะสมอยู่บนขั้วลบและเติมเต็มความจุของแบตเตอรี่ การรีเฟรชแบตเตอรี่ยังช่วยให้เซลล์แบตเตอรี่ในชุด (ที่ใช้แบตเตอรี่หลายก้อนร่วมกัน) กลับมามีแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่สม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม กระบวนการชาร์จเกินนั้นมีความซับซ้อน เนื่องจากไม่เพียงแต่แบตเตอรี่จะใช้งานไม่ได้ในระหว่างรอบการรีเฟรชเท่านั้น แต่กระแสไฟฟ้าสูงที่จำเป็นในการดำเนินการชาร์จเกินให้เสร็จสมบูรณ์ (ภายในระยะเวลาที่เหมาะสม) ยังเป็นสาเหตุของการสูญเสียพลังงานต่างๆ อีกด้วย ซึ่งรวมถึงการสูญเสียความร้อนและการสูญเสียเนื่องจากปฏิกิริยาข้างเคียงต่างๆ (ส่วนใหญ่คือการเกิดไฮโดรเจน การเกิดออกซิเจน และการกัดกร่อนของตะแกรง)

UltraBattery สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องชาร์จใหม่เป็นระยะเวลานาน สำหรับการใช้งานแบบหมุนเวียนอยู่กับที่ เช่น พลังงานหมุนเวียนหรือการสนับสนุนโครงข่ายไฟฟ้า อาจใช้งานได้ระหว่างหนึ่งถึงสี่เดือนขึ้นอยู่กับปริมาณงาน แบตเตอรี่ VRLA มาตรฐานในการใช้งานเดียวกันจำเป็นต้องชาร์จใหม่ทุกหนึ่งถึงสองสัปดาห์หากใช้งานทุกวัน และประสิทธิภาพจะลดลงอย่างรวดเร็วแม้จะชาร์จใหม่ทุกสัปดาห์ก็ตาม^{[ 5 ]}

ในการใช้งานยานยนต์ในรถยนต์ไฮบริดไฟฟ้า UltraBatteries สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องในระดับ SoC บางส่วนโดยไม่ต้องทำการชาร์จใหม่ Furukawa รายงานว่า “ในการทดสอบการขับขี่ภาคสนามของ รถยนต์ไฮบริดไฟฟ้า Honda Insightที่ติดตั้งชุด UltraBattery สามารถขับขี่ได้ระยะทาง 100,000 ไมล์ (ประมาณ 160,000 กม.) โดยไม่ต้องทำการชาร์จใหม่^{[ 18 ]}

เนื่องจาก UltraBattery ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วง SoC บางส่วน จึงสามารถรับการชาร์จได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าแบตเตอรี่ VRLA ทั่วไป ซึ่งโดยปกติจะทำงานที่ระดับการชาร์จสูง การทดสอบของ Sandia National Laboratory แสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ VRLA โดยทั่วไปจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่า 50% เมื่อชาร์จมากกว่า 90% ประสิทธิภาพประมาณ 55% ระหว่าง 79% ถึง 84% และมีประสิทธิภาพมากกว่า 90% หากชาร์จที่ระดับระหว่างศูนย์ถึง 84% ของความจุเต็ม^{[ 17 ] [ 1 ]} เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ VRLA ทั่วไป UltraBattery สามารถชาร์จได้อย่างมีประสิทธิภาพและที่อัตราการชาร์จ/คายประจุสูง ผลการทดสอบของ Hund et al. แสดงให้เห็นว่า UltraBattery สามารถทำงานได้ที่อัตรา 4C1 ประมาณ 15,000 รอบ แบตเตอรี่ VRLA ที่ใช้ขั้นตอนการทดสอบนี้สามารถทำงานได้ที่อัตรา 1C1 เท่านั้น อัตรา 1C บ่งชี้ว่าความจุทั้งหมดของแบตเตอรี่จะถูกใช้ (หรือถูกแทนที่หากกำลังชาร์จ) ภายในหนึ่งชั่วโมงที่อัตรานี้ อัตรา 4C นั้นเร็วกว่าปกติถึงสี่เท่า กล่าวคือ แบตเตอรี่จะหมด (หรือชาร์จเต็ม) ใน 15 นาที หากชาร์จด้วยอัตรา 4C

กระบวนการทางเคมีที่แน่ชัดซึ่งคาร์บอนช่วยชะลอการเกิดซัลเฟตได้อย่างมีนัยสำคัญนั้นยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของตัวเก็บประจุยิ่งยวดแบบขนานของ UltraBattery เห็นได้ชัดว่าช่วยปกป้องขั้วลบจากผลึกตะกั่วซัลเฟตจำนวนมากบนพื้นผิว ซึ่งส่งผลกระทบต่อแบตเตอรี่ VRLA ที่ทำงานที่อัตราการคายประจุสูงหรือเป็นเวลานานในสภาวะ pSoC ทำให้เพิ่มความสามารถในการชาร์จใหม่ของเซลล์ (ดูเพิ่มเติมที่ การเกิดซัลเฟตอย่างรุนแรง) การลดการเกิดซัลเฟตยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการรับประจุโดยการลดการผลิตก๊าซไฮโดรเจนที่ขั้วไฟฟ้า นี่ไม่ใช่เรื่องที่คาดไม่ถึง เนื่องจากก๊าซไฮโดรเจนที่มากเกินไป (ซึ่งแย่งพลังงานจำนวนมากจากกระบวนการชาร์จ) เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนที่ถูกผลักเข้าไปในแผ่นลบระหว่างการชาร์จ (ซึ่งโดยปกติจะทำปฏิกิริยากับผลึกตะกั่วซัลเฟตภายในแผ่น) ไม่สามารถทำปฏิกิริยากับผลึกตะกั่วซัลเฟตขนาดใหญ่บนพื้นผิวของแผ่นได้ง่าย ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะลดไอออนไฮโดรเจนจำนวนมากในอิเล็กโทรไลต์ให้กลายเป็นก๊าซไฮโดรเจนแทน

แบตเตอรี่ UltraBattery ผลิตโดย East Penn Manufacturing ในสหรัฐอเมริกา โดยเป็นไปตามข้อกำหนดระดับโลกของมาตรฐานการรับรอง ISO 9001:2008, ISO/TS 16949:2009 และ ISO 14001:2004

สารละลายอิเล็กโทรไลต์ของ UltraBattery ประกอบด้วย H₂SO₄ _ในน้ำ และขั้วไฟฟ้าตะกั่วเป็นสารเฉื่อย เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์ส่วนใหญ่เป็นน้ำ UltraBattery จึงทนไฟได้ดี UltraBattery มีข้อจำกัดด้านการขนส่งและอันตรายเช่นเดียวกับแบตเตอรี่ _VRLAทั่วไป

ทุกส่วนของแบตเตอรี่ UltraBattery แต่ละก้อน – ตะกั่ว พลาสติก เหล็ก และกรด – สามารถนำไปรีไซเคิลได้เกือบ 100% เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ในภายหลัง โรงงานรีไซเคิลขนาดใหญ่สำหรับแบตเตอรี่เหล่านี้มีอยู่แล้ว และแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่ใช้ในสหรัฐอเมริกา 96% ได้รับการรีไซเคิล^{[ 19 ]}ผู้ผลิตแบตเตอรี่จะกู้คืนและแยกตะกั่ว พลาสติก และกรดออกจากแบตเตอรี่ VRLA ตะกั่วจะถูกหลอมและกลั่นเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ ชิ้นส่วนพลาสติกจะถูกทำความสะอาด บด อัดขึ้นรูป และหล่อเป็นชิ้นส่วนพลาสติกใหม่ กรดจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ ทำความสะอาด และใช้ในแบตเตอรี่ใหม่

มีการทดสอบโดยห้องปฏิบัติการอิสระ รวมถึงบริษัท East Penn Manufacturing, Furukawa และ Ecoult เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของ UltraBattery กับแบตเตอรี่ VRLA ทั่วไป

แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดขนาดเล็กได้รับการทดสอบที่ระดับประจุ 70% ในรูปแบบการชาร์จและการคายประจุแบบพัลส์ UltraBattery มีความจุหมุนเวียนมากกว่าแบตเตอรี่ VRLA ทั่วไปประมาณ 1.8 เท่า และด้วยเหตุนี้จึงมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า^{[ 4 ]}

กลุ่มความร่วมมือแบตเตอรี่ตะกั่วกรดขั้นสูง (ALABC) ได้ทดสอบความทนทานของ UltraBattery ในการทำงานที่อัตราสูงและสถานะการชาร์จบางส่วนของรถยนต์ไฮบริดไฟฟ้า Honda Civic รถทดสอบมีประสิทธิภาพการประหยัดน้ำมันเทียบเท่ากับรุ่นเดียวกันที่ใช้แบตเตอรี่ Ni-MH ^{[ 2 ]}

ภายใต้การใช้งานในรถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดขนาดเล็ก ไฮบริดแบบอ่อน และไฮบริดเต็มรูปแบบ ประสิทธิภาพการชาร์จและคายประจุของ UltraBattery นั้นยาวนานกว่าแบตเตอรี่ VRLA ทั่วไปอย่างน้อยสี่เท่า และเทียบเท่าหรือดีกว่าแบตเตอรี่ Ni-MH นอกจากนี้ UltraBattery ยังแสดงให้เห็นถึงการรับประจุจากการเบรกแบบสร้างพลังงานกลับคืนได้ดี จึงไม่จำเป็นต้องชาร์จเพื่อปรับสมดุลในระหว่างการทดสอบภาคสนาม

การทดสอบประสิทธิภาพ Wh (วัตต์-ชั่วโมง) ของ UltraBattery ในการใช้งานแบบอยู่กับที่สำหรับโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะแสดงให้เห็นว่า การชาร์จและการคายประจุมากกว่า 30 รอบที่อัตรา 0.1 C10A ประสิทธิภาพ Wh อยู่ในช่วง 91% ถึง 94.5% ขึ้นอยู่กับสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ [อ้างอิง] เมื่อเปรียบเทียบกับการศึกษาของ Sandia National Laboratories เกี่ยวกับประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ซึ่งพบว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบดั้งเดิมที่ทำงานระหว่างสถานะการชาร์จ 79% ถึง 84% (โหมดการชาร์จ "สูงสุด" ซึ่งโดยทั่วไปแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบดั้งเดิมจะถูกจำกัดไว้เพื่อยืดอายุการใช้งาน) จะมีประสิทธิภาพการชาร์จเพิ่มขึ้นเพียง 55% เท่านั้น^{[ 17 ]}

แบตเตอรี่ถูกทดสอบการชาร์จและการคายประจุเป็นเวลา 3 ชั่วโมงที่ระดับประจุ 60% โดยมีการชาร์จเพื่อฟื้นฟูเป็นเวลา 20 ชั่วโมงทุกๆ 90 รอบ การทดสอบความจุแสดงให้เห็นว่าหลังจาก 270 รอบ ความจุของ UltraBattery เท่ากับหรือมากกว่า 103% เมื่อเทียบกับ 93% สำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วแบบดั้งเดิม การทดสอบแสดงให้เห็นว่า UltraBattery มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าและมีคุณสมบัติการชาร์จเพื่อฟื้นฟูที่ดีกว่าแบตเตอรี่แบบดั้งเดิมเมื่อใช้งานในสภาวะที่มีประจุไม่เต็ม

ได้ทำการทดสอบวงจรการชาร์จบางส่วนด้วยอัตราสูง เพื่อวัดความสามารถของ UltraBattery ในการใช้งานด้านบริการเสริมสำหรับระบบสาธารณูปโภค เช่น การจัดเก็บพลังงานและการปรับสมดุลพลังงานของฟาร์มกังหันลม โดยใช้โปรไฟล์การชาร์จบางส่วนด้วยอัตราสูงที่อัตรา 1C1 ถึง 4C1 UltraBattery สามารถใช้งานได้มากกว่า 15,000 รอบ โดยมีการสูญเสียความจุต่ำกว่า 20% และสามารถใช้งานที่อัตรา 4C1 ได้ ในขณะที่แบตเตอรี่ VRLA แบบแผ่นใยแก้วดูดซับ (AGM) ที่ทดสอบภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน สามารถใช้งานได้เพียงที่อัตรา 1C1 เท่านั้น ต้องทำการชาร์จเพื่อฟื้นฟูหลังจากประมาณ 100 รอบ และหลังจาก 1100 รอบ จะสูญเสียความจุไปมากกว่า 20% นอกจากนี้ UltraBattery ยังสามารถใช้งานได้มากกว่าสิบเท่าของจำนวนรอบระหว่างการชาร์จเพื่อฟื้นฟูเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ AGM VRLA (1000 รอบ เทียบกับ 100 รอบ)

การทดลองภาคสนามในฟาร์มกังหันลมที่แฮมป์ตัน รัฐนิวเซาท์เวลส์ (ออสเตรเลีย) กำลังทดสอบระบบที่ออกแบบมาเพื่อสาธิตการใช้การจัดเก็บพลังงานเพื่อแก้ไขปัญหาความไม่สม่ำเสมอในระยะสั้นของการผลิตพลังงานลม การทดลองนี้เปรียบเทียบประสิทธิภาพของ UltraBattery และแบตเตอรี่ตะกั่วกรดอีกสามประเภทสำหรับการใช้งานในการปรับความสม่ำเสมอของพลังงานหมุนเวียน การวัดความผันแปรของแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ในแต่ละชุดเซลล์ 60 เซลล์ที่เชื่อมต่อกันแบบอนุกรมแสดงให้เห็นว่า UltraBattery มีความผันแปรน้อยกว่ามากในช่วงระยะเวลา 10 เดือน (ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของช่วงความผันแปรของแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 32% เมื่อเทียบกับ 140%–251% สำหรับแบตเตอรี่อีกสามประเภท)

การทดสอบโดย Sandia National Laboratories แสดงให้เห็นว่า UltraBattery ทำงานได้นานกว่าแบตเตอรี่ VRLA ทั่วไปในการใช้งานแบบวนรอบรูปแบบการวนรอบในการทดสอบเหล่านี้มีจุดประสงค์เพื่อจำลองการทำงานควบคุมความถี่โดยประมาณ 4 รอบต่อชั่วโมง โดยมีกำลังสูงสุดที่ตั้งใจจะให้ช่วง SoC ที่คาดว่าจะปกติ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ VRLA ทั่วไป (วนรอบในสถานะการชาร์จบางส่วน (PSoC) และความลึกของการคายประจุ 10%) ลดลงเหลือ 60% ของความจุเริ่มต้นหลังจากประมาณ 3000 รอบ ในการทดสอบเดียวกัน UltraBattery ที่ผลิตโดย East Penn ทำงานได้นานกว่า 22,000 รอบ โดยยังคงรักษาความจุเริ่มต้นไว้ได้เกือบ 100% โดยไม่ต้องมีการชาร์จเพื่อฟื้นฟู^{[ 5 ]}

ผลการทดสอบยังแสดงให้เห็นว่า UltraBattery มีประสิทธิภาพการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ VRLA ทั่วไปในงานด้านพลังงาน ดังที่แสดงในผลการทดสอบอายุการใช้งานของวงจรไฮบริดพลังงานแสงอาทิตย์จำลองโดย Sandia National Laboratories การทดสอบสรุปได้ว่า แม้แต่ในการชาร์จแบบขาดดุล 40 วัน (วงจรที่ดึงพลังงานจากแบตเตอรี่มากกว่าที่เติมกลับเข้าไปในแต่ละวัน) UltraBattery ก็ยังมีประสิทธิภาพเหนือกว่าแบตเตอรี่ VRLA แบบดั้งเดิมอย่างมาก แม้ว่าแบตเตอรี่ VRLA แบบดั้งเดิมจะทำงานในสภาวะการชาร์จแบบขาดดุลเพียง 7 วันก็ตาม ในสภาวะการชาร์จแบบขาดดุล จะไม่มีการฟื้นตัวโดยการชาร์จแบบค่อยเป็นค่อยไป หรือที่เรียกว่าการปรับสมดุล/รีเฟรชแบตเตอรี่ ดังนั้นการเกิดซัลเฟตจึงเป็นโหมดความเสียหายทั่วไปสำหรับแบตเตอรี่ VRLA แบบดั้งเดิมในสภาวะการทำงานนี้

หลังจากใช้งานต่อเนื่อง 100 วัน โดยมีการคายประจุ 60% แบตเตอรี่ VRLA ทั่วไปที่ได้รับการชาร์จใหม่ทุก 30 วัน มีความจุลดลงเหลือ 70% ของความจุเริ่มต้น ในขณะที่แบตเตอรี่ UltraBattery สองก้อน (ก้อนหนึ่งผลิตโดย Furukawa อีกก้อนผลิตโดย East Penn) ซึ่งแต่ละก้อนได้รับการชาร์จแบบคายประจุจนหมดเป็นเวลา 40 วัน ยังคงทำงานได้ดีกว่าแบตเตอรี่ VRLA แบบดั้งเดิมที่ได้รับการชาร์จใหม่บ่อยกว่า (แบตเตอรี่แบบดั้งเดิมได้รับการชาร์จแบบคายประจุจนหมดสูงสุดเพียง 7 วัน) หลังจากใช้งานต่อเนื่อง 430 วัน แบตเตอรี่ East Penn UltraBattery และ Furukawa UltraBattery ยังคงไม่เสียหาย แบตเตอรี่ East Penn ยังคงรักษาความจุไว้ได้ 85% ของความจุเริ่มต้น และแบตเตอรี่ Furukawa ยังคงรักษาความจุไว้ได้เกือบ 100% ของความจุเริ่มต้น

• รายการประเภทแบตเตอรี่

• สำนักงานพลังงานหมุนเวียนแห่งออสเตรเลีย
• ซีเอสไอโอโอ ออสเตรเลีย