แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) อาจใช้งานได้นานกว่าที่เราคิดไว้ ตามผลการศึกษาล่าสุด
รถยนต์ไฟฟ้า (EV) มีข้อดีมากมายเมื่อเทียบกับรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปแบบดั้งเดิม รถ EV มีโครงสร้างที่ซับซ้อนน้อยกว่า ต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่า ให้แรงบิดที่ตอบสนองทันที และในระยะยาวยังดีต่อสิ่งแวดล้อมอย่างเห็นได้ชัด ถึงแม้จะมีข้อดีมากมาย แต่รถยนต์ไฟฟ้าก็ยังไม่ใช่คำตอบที่สมบูรณ์แบบสำหรับการแก้ไขปัญหาต่าง ๆ ของโลกใบนี้
แม้แต่แบตเตอรี่ที่ล้ำหน้าที่สุดในปัจจุบันก็ยังถือว่าเป็นจุดอ่อนสำคัญ แบตเตอรี่เหล่านี้มีน้ำหนักมาก ราคาการผลิตสูง และมักประกอบด้วยวัสดุหลากหลายชนิดที่ได้มาจากการใช้แรงงานในสภาพที่ไม่เป็นธรรม นอกจากนี้ ยังมีปัญหาเรื่องการรีไซเคิล และความกังวลเรื่องอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ก็เป็นประเด็นใหญ่ในอดีต อย่างไรก็ตาม จากผลการศึกษาล่าสุด พบว่าประเด็นเรื่องอายุการใช้งานอาจไม่ใช่ปัญหาใหญ่เท่าที่เคยกังวลมาก่อน
เมื่อเดือนที่แล้ว นักวิจัยจากศูนย์แบตเตอรี่ SLAC-Stanford ได้ข้อสรุปว่าแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าที่เคยคาดไว้ถึงหนึ่งในสาม เมื่อใช้งานในสภาพจริง เช่น การจอดทิ้งไว้นาน ๆ การขับขี่บนทางหลวง การเผชิญกับการจราจรที่ติดขัด หรือการขับขี่ในเมือง นี่เป็นข่าวดีสำหรับเจ้าของรถ EV ที่กังวลเรื่องการเสื่อมของแบตเตอรี่ เพราะหมายความว่าพวกเขาไม่ต้องกังวลว่าระยะทางที่รถสามารถวิ่งได้จะลดลงมากเมื่อเวลาผ่านไปและระยะทางสะสมเพิ่มขึ้น
แล้วทำไมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบันจึงทนทานกว่าที่วิศวกรและนักวิจัยเคยคาดไว้? สาเหตุหลักมาจากวิธีการทดสอบแบตเตอรี่ ในห้องทดลอง แบตเตอรี่จะถูกประเมินโดยการคายประจุออกในอัตราคงที่และชาร์จกลับเข้าไปอีกครั้ง กระบวนการนี้จะถูกทำซ้ำอย่างรวดเร็วหลายรอบเพื่อทดสอบความแข็งแกร่งของการออกแบบและเคมีของแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นวิธีการที่เข้มงวดอย่างมาก แต่วิธีนี้ไม่จำเป็นต้องสะท้อนการใช้งานจริงในชีวิตประจำวัน
“เรายังไม่ได้ทดสอบแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) อย่างถูกต้อง” ซิโมนา โอโนริ กล่าวในบทความที่เผยแพร่โดยมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด โอโนริเป็นผู้เขียนหลักและรองศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์พลังงานและวิศวกรรมจาก Stanford Doerr School of Sustainability
“สิ่งที่เราพบอย่างน่าประหลาดใจก็คือ การขับขี่ในชีวิตจริง เช่น การเร่งความเร็วบ่อย ๆ การเบรกที่ช่วยชาร์จแบตเตอรี่ได้เล็กน้อย การหยุดแวะร้านค้า หรือการปล่อยให้แบตเตอรี่พักนานหลายชั่วโมง ช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้ดีกว่าที่เราคาดไว้จากการทดสอบมาตรฐานในห้องปฏิบัติการ” โอโนริกล่าว สรุปง่าย ๆ คือ การใช้งานในชีวิตประจำวันสร้างความเสียหายต่อแบตเตอรี่น้อยกว่าการทดสอบในห้องทดลองอย่างมาก ซึ่งถือเป็นการค้นพบที่น่ายินดี
เพื่อให้ได้ผลลัพธ์เหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบโปรแกรมการคายประจุแบตเตอรี่ 4 รูปแบบที่แตกต่างกัน ซึ่งเริ่มตั้งแต่การทดสอบการคายประจุและการชาร์จประจุมาตรฐาน ไปจนถึงการทดสอบที่จำลองการขับขี่ในชีวิตจริง โดยรวมแล้ว พวกเขาทดสอบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเชิงพาณิชย์ 92 ชิ้น เป็นเวลาเกือบ 2 ปี และยิ่งโปรไฟล์การคายประจุใกล้เคียงกับการใช้งานจริงมากเท่าไหร่ แบตเตอรี่ก็ยิ่งมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น นอกจากนี้ นักวิจัยยังพบว่า เมื่อขับขี่รถยนต์ไฟฟ้า การเร่งความเร็วอย่างรวดเร็วและสั้น ๆ จะทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพช้ากว่าเดิม ซึ่งในอดีตเคยมีความเชื่อว่า การขับขี่ที่ช้าและนุ่มนวลจะดีกว่าสำหรับอายุการใช้งาน แต่ที่จริงแล้วมันกลับไม่เป็นเช่นนั้น
ในบทความเดียวกัน อเล็กซิส เกสลิน นักศึกษาปริญญาเอกกล่าวว่า “วิศวกรแบตเตอรี่ของเราเคยเชื่อว่าการเสื่อมสภาพจากการใช้งานหลายรอบ (cycle aging) มีความสำคัญมากกว่าการเสื่อมสภาพจากเวลา (time-induced aging) ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นจริงสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ เช่น รถบัสและรถตู้ขนส่งสินค้าที่เกือบจะใช้งานหรือชาร์จอยู่ตลอดเวลา” แต่เขากล่าวว่ามันไม่เป็นเช่นนั้นสำหรับผู้ขับขี่ทั่วไป และเขายังเสริมอีกว่า “สำหรับผู้ใช้รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้ในการไปทำงาน รับลูกไปโรงเรียน หรือไปซื้อของ โดยส่วนใหญ่ไม่ค่อยได้ใช้งานหรือแม้แต่ชาร์จแบตเตอรี่ เวลาเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพ มากกว่าการใช้งานหลายรอบ”
ไม่ว่าจะเป็นข้อแตกต่างในการทดสอบหรือคำแนะนำในการขับขี่ นี่ก็ถือเป็นข่าวดีสำหรับผู้ขับขี่ทั่วไป การที่แบตเตอรี่สามารถใช้งานได้นานขึ้นถึงหนึ่งในสามกว่าที่คาดไว้นั้น ถือเป็นอีกหนึ่งข้อดีของรถยนต์ไฟฟ้า
การศึกษาล่าสุดพบว่าแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าที่คาดไว้ถึงหนึ่งในสามเมื่อใช้งานในชีวิตจริง เช่น การขับขี่ในสภาพการจราจรปกติ การเร่งความเร็วและเบรก หรือการปล่อยให้แบตเตอรี่พักในระยะเวลานาน การทดสอบในห้องปฏิบัติการนั้นมีความเข้มงวดมากเกินไปและไม่สะท้อนการใช้งานจริง ซึ่งทำให้ผลลัพธ์ที่ได้ไม่แม่นยำเท่าที่ควร นอกจากนี้ การขับขี่อย่างรวดเร็วในระยะสั้น ๆ ยังช่วยให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพช้ากว่าที่เคยคิดไว้ ข้อดีนี้เป็นข่าวดีสำหรับเจ้าของรถ EV ที่กังวลเรื่องอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
การศึกษาล่าสุดจากศูนย์แบตเตอรี่ SLAC-Stanford ได้ทดสอบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ถึง 92 ชิ้นเป็นเวลานานกว่า 2 ปี โดยออกแบบการทดสอบที่มีหลายรูปแบบ ทั้งการทดสอบมาตรฐานที่ใช้ในห้องปฏิบัติการและการทดสอบที่จำลองการขับขี่ในชีวิตจริง เช่น การเร่งความเร็ว การเบรก การจอดรถในระยะเวลานาน ๆ หรือการขับขี่ในสภาพการจราจรที่หลากหลาย การทดสอบมาตรฐานในห้องปฏิบัติการมักจะคายประจุแบตเตอรี่ในอัตราคงที่แล้วทำการชาร์จใหม่ในหลายรอบเพื่อทดสอบความทนทาน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เข้มงวดเกินไปและไม่ได้สะท้อนการใช้งานจริง
ผลการศึกษาพบว่าแบตเตอรี่ที่ได้รับการทดสอบในรูปแบบที่ใกล้เคียงกับการใช้งานจริงจะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าที่คาดไว้ถึงหนึ่งในสาม โดยการขับขี่ที่มีการเร่งความเร็วและเบรกบ่อย ๆ รวมถึงการปล่อยให้แบตเตอรี่พักบ้างในระหว่างวัน ช่วยยืดอายุแบตเตอรี่ได้ดีกว่าการทดสอบในห้องปฏิบัติการ นักวิจัยยังพบว่า การเร่งความเร็วสั้น ๆ ก็ช่วยลดการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ได้เร็วกว่าการขับขี่ที่ช้าและนุ่มนวล ซึ่งเคยเชื่อกันว่าดีกว่าต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่
นอกจากนี้ นักวิจัยยังได้ชี้ให้เห็นว่า สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้งานในชีวิตประจำวัน เช่น การขับไปทำงานหรือไปซื้อของ การเสื่อมสภาพจากเวลา (time-induced aging) จะมีผลมากกว่าการเสื่อมสภาพจากการใช้งานหลายรอบ (cycle aging) ซึ่งแตกต่างจากรถเชิงพาณิชย์ เช่น รถบัสหรือรถตู้ขนส่ง ที่ต้องใช้งานตลอดเวลา
การค้นพบนี้ถือเป็นข่าวดีสำหรับเจ้าของรถยนต์ไฟฟ้า เพราะมันแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้ามีอายุการใช้งานยาวนานกว่าที่คิดไว้ และเจ้าของรถไม่ต้องกังวลเรื่องการลดลงของระยะทางที่รถสามารถวิ่งได้เมื่อเวลาผ่านไป
