ประเภทของแบตเตอรี่ใน EV ว่ามีกี่ประเภท แต่ละประเภทมีการใช้งานเป็นอย่างไร ทำไมถึงให้ระยะทางที่ไม่เท่ากัน Car2day จะพาไปทำความเข้าใจกับแบตเตอรี่ที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าให้มากขึ้น เพื่อจะได้ตัดสินใจซื้อรถ EV ได้อย่างคุ้มค่า และใช้ได้ไปอีกนาน
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Lithium Ion Battery / Li-ion)
แบตเตอรี่ชนิดลิเธียมไอออน ถูกเริ่มพัฒนาในช่วงต้นศตวรรษที่ 90 เป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่นิยมที่สุดในปัจจุบัน ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้า EV และเครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิคส์ อย่างเช่น โทรศัพท์มือถือ กล้องดิจิทัล หรือคอมพิวเตอร์โน๊ตบุ๊ก เก็บประจุไฟฟ้า (Energy Density) ได้มาก มีอายุการใช้งานนานกว่า ชาร์จไฟได้อย่างรวดเร็ว (รองรับเทคโนโลยี Fast Charge) จ่ายไฟได้เสถียรและคงที่ สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ (Reuseable) เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แม้ชาร์จไม่เต็ม 100% ก็ไม่ทำให้ให้เกิดปัญหาที่เรียกว่า “Memory effect” (อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ที่ลดลง เนื่องจากการชาร์จโดยไม่รอให้แบตฯ พลังงานลดเหลือ 0% เสียก่อน ซึ่งมักเกิดกับแบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ มีรอบการชาร์จ (Charges Cycle) อยู่ที่ประมาณ 500 – 10,000 ครั้ง
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีต้นทุนการผลิตที่สูงกว่าแบตเตอรี่ชนิดอื่น อุณหภูมิของแบตเตอรี่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการใช้งาน ไม่ว่าจะเป็นกรณีอุณหภูมิต่ำเกินไป หรือสูงเกินไป ช่วงอุณหภูมิที่แบตเตอรี่สามารถทำงานได้เป็นปกติจะอยู่ในช่วง 20 °C–60 °C (ยกตัวอย่างเช่น หากอุณหภูมิลดลงจาก 25 องศาเซลเซียส เหลือเพียง -15 องศาเซลเซียส ความจุกระแสไฟฟ้าของแบตเตอรี่อาจลดลงได้ถึง 23%) มีโอกาสลุกไหม้ หรือระเบิดได้หากอุณหภูมิสูงเกิน 500°C (เนื่องจากแบตเตอรี่ได้รับความเสียหายจนเกิดความร้อนสะสม (เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า Thermal Runaway) อย่างไรก็ตามผู้ผลิตรถยนต์จะติดตั้งระบบหล่อเย็น (Liquid Cooling) ช่วยลดความร้อนอยู่แล้วครับ
ตัวอย่างรถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
ปัจจุบัน รถ EV นิยมใช้แบตเตอรี่ชนิดนี้ ตัวอย่างเช่น รถเกือบทุกรุ่นของ TESLA, ORA Good Cat, Toyota bZ4X, Nissan Leaf, MG ZS EV, MG EP, Hyundai IONIQ 5, Mini Cooper SE, BMW i3, BMW i4, BMW iX, BMW iX3, Audi e-tron, Porsche Taycan
แบตเตอรี่ตะกั่วกรด (Lead Acid Battery)
เป็นแบตเตอรี่ที่ใช้มานับตั้งแต่ยุครถยนต์เครื่องสันดาป เพื่อใช้การจุดสตาร์ทเครื่องยนต์ จ่ายกระแสไฟให้กับระบบแอร์ วิทยุ หรือห้องโดยสาร ในยุคของรถยนต์ไฟฟ้า Lead-Acid Battery ยังคงทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้าสตาร์ทมอเตอร์ขับเคลื่อน รวมไปถึงระบบ Infotainment ในท้องตลาดมีทั้งหมด 3 ชนิด ได้แก่ แบตเตอรี่น้ำ แบตเตอรี่แห้ง แบตเตอรี่กึ่งแห้ง มีราคาไม่แพง มีความปลอดภัย สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าให้ค่อนข้างสูง อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ตะกั่วกรดถูกนำมาใช้เป็น แบตเตอรี่สำรอง ในรถยนต์ไฟฟ้าเท่านั้น มีอายุการใช้งานสั้น และมีประสิทธิภาพลดลงเมื่อใช้สภาวะอุณหภูมิต่ำ ไม่เหมาะนำมาใช้เป็นพลังงานหลักของรถยนต์ไฟฟ้า ต้องได้รับการดูแลที่ค่อนข้างจุกจิก หากนำมาใช้กับรถ EV อาจเกิดค่าใช้จ่าย Maintainance สะสมสูงในระยะยาว
ตัวอย่างรถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่ชนิดตะกั่วกรด
รถยนต์ HEV, PHEV ในท้องตลาดทุกรุ่น รวมไปถึงรถ BEV บางรุ่นอย่างเช่น Tesla Model 3
แบตเตอรี่นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ (Nickel-metal Hydride Battery / Ni-MH)
ถูกคิดค้นในช่วงทศวรรษที่ 70 และได้รับการพัฒนาจนนำมาใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ช่วงต้นศตวรรษที่ 20 รถยนต์ Hybrid (HEV หรือ PHEV) ที่ใช้ทั้งพลังงานไฟฟ้า / พลังงานน้ำมัน นิยมใช้แบตเตอรี่ชนิดนี้ มีอายุการใช้งานที่นานกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม (Li-Ion) หรือแบตตะกั่วกรด มีความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาวะอากาศได้ดีกว่าแบตเตอรี่ Li-Ion แต่มีราคาในการผลิตค่อนข้างสูง เนื่องจากใช้วัสดุโลหะจำพวก ไทเทเนียม ในการผลิต เมื่อเทียบที่น้ำหนักๆ เท่าๆ กัน Ni-MH เก็บพลังงานไฟฟ้าได้น้อยกว่า Li-On มีอัตราการคายประจุสูง (แม้จะไม่ได้มีการใช้งาน) รวมถึงมีการปล่อยพลังงานความร้อนที่สูงด้วยเช่นกัน
ตัวอย่างรถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์
นิยมนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าสำหรับรถยนต์ Hybrid นับตั้งแต่ช่วงปี 2000 ตัวอย่างเช่น Toyota Corolla Hybrid, Toyota Camry Hybrid, Honda Accord Hybrid เป็นต้น
แบตเตอรี่นิเกิล-แคดเมียม (Nickel-Cadmium Battery / Ni-Cd)
เป็นแบตเตอรี่ที่เคยนิยมใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าในช่วงศตววรษที่ 90 สามารถนำมาอัดไฟใช้ซ้ำได้ ส่วนใหญ่จะนำมาใช้กับโทรศัพท์มือถือ, อุปกรณ์ไฟฟ้า, ถ่านแบบก้อน สามารถเก็บกระแสไฟฟ้าได้เยอะ มีรอบการชาร์จ (Charges Cycle) อยู่ที่ประมาณ 500 – 1,000 ครั้ง แต่จะมีปัญหาเรื่อง Memory Effect ทำให้ต้องใช้พลังงานให้หมดก่อน จึงจะสามารถชาร์จใหม่ได้ ปัจจุบัน Ni-Cd เป็นแบตเตอรี่ต้องห้าม เนื่องจากมีความเป็นพิษจากสารแคดเมียมรั่วไหลระหว่างขั้นตอนการผลิต
แบตเตอรี่ตัวเก็บประจุไฟฟ้า (Supercapacitors)
เป็นตัวเก็บประจุไฟฟ้า ที่ไม่ใช่แบตเตอรี่ซะทีเดียว มีประสิทธิภาพการเก็บไฟฟ้าได้สูงกว่าแบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์แบบเหลวทั่วไป ทนทาน อายุการใช้งานยาวนาน ชาร์จไฟฟ้าได้เร็วกว่าแบตเตอรี่ปกติมากๆ (จากการทดสอบเร็วกว่าถึง 1,000 เท่า)รอบการชาร์จ (Charges Cycle) อยู่ที่ประมาณ 100,000 – 1,000,000 ครั้ง แต่มีข้อจำกัดในเรื่องจ่ายกระแสไฟฟ้าไม่เสถียร ให้กำลังไฟฟ้าลดลงเมื่อใช้ไปนานๆ เก็บพลังงานไฟฟ้าค่อนข้างน้อย เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ทั่วไปขนาดเดียวกัน คายประจุเมื่อไม่ได้ใช้มากถึง 10 – 20% /วัน ไม่เหมาะกับการใช้เป็นพลังงานสำรอง การผลิตค่อนข้างซับซ้อนสูง ส่งผลให้ราคาสูงตามไปด้วย
ปัจจุบันยังไม่มีการใช้ Supercapacitor เป็นแหล่งพลังงานหลักของรถยนต์ EV แต่มักถูกนำมาใช้เป็นตัวช่วยรีดอัตราเร่งตอนออกสตาร์ท หรือตอนออกโค้งอย่างรวดเร็วของรถยนต์ไฮบริดระดับ Super Car หลากหลายรุ่น เช่น Lamborghini Sián FKP 37 หรือ Lamborghini Aventador เป็นต้น
แบตเตอรี่โซลิดสเตต (Solid State Battery)
แบตเตอรี่ชนิดโซลิดสเตต ถูกคิดค้นวิจัยตั้งแต่ต้นทศวรรษ 90 และเริ่มกลับมาเป็นที่ฮือฮาในวงการแบตเตอรี่รถ EV อีกครั้ง หลังจากมีงานวิจัยเกี่ยวกับ Solid State Battery ในช่วงปี 2015 จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเออร์ไวน์ เป็นแบตเตอรี่ชนิดแข็ง เปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์เหลวให้กลายเป็นอิเล็กโทรไลต์แข็งแทน ให้ความจุและประสิทธิภาพได้ดีกว่าแบตเตอรี่ทุกชนิด (Energy Density สูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 10 เท่า) มีโอกาสติดไฟต่ำ เนื่องจากไม่มีอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของเหลวซึ่งเป็นส่วนที่ติดไฟได้ มีความเสถียรสูงกว่าแบตเตอรี่ชนิดอื่น จึงทำให้การชาร์จมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น (ชาร์จได้เร็วขึ้น) ปัจจุบัน ได้เริ่มนำมาใช้ในอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจ, นาฬิกา Smart Watch เป็นต้น แต่มีข้อจำกัดในส่วนของการผลิต มีต้นทุนที่สูงกว่าการผลิตแบตเตอรี่ Li-Ion ถึง 8 เท่า (ราคาอาจมีแนวโน้มลดลง หากมีผู้ผลิตแบตเตอรี่ชนิดนี้รองรับความต้องการมากขึ้นในอนาคต) เนื่องจากสสารภายในเซลล์แบตฯ Solid State เป็นของแข็ง เมื่อใช้งานจริงกับรถยนต์ EV บนท้องถนน อาจเสี่ยงได้รับความเสียหาย แตก หัก จากการกระแทกได้ง่าย เชื่อว่าเทคโนโลยีแบตเตอรี่ชนิดนี้ จะพร้อมใช้งานจริงกับรถยนต์ไฟฟ้าภายในปี ค.ศ. 2030
ตัวอย่างรถ EV ที่ใช้แบตเตอรี่โซลิดสเตต
ปัจจุบันยังไม่ได้มีการนำแบตเตอรี่ Solid State มาใช้งานจริง แต่ก็มีค่ายรถยนต์บางแบรนด์ที่กำลังวิจัยเทคโนโลยีแบตเตอรี่ชนิดนี้อยู่ ไม่ว่าจะเป็น Toyota หรือ BMW ที่ได้ประกาศออกมาว่าจะพร้อมทดลองใช้งานแบตเตอรี่ชนิดนี้จริงบนรถ EV ของตนภายในปี 2025
แบตเตอรี่โซเดียม-ไอออน (Sodium Ion Battery / Na-Ion Battery)
เรียกกันแบบภาษาพูดทั่วไปในอีกชื่อว่า “แบตเกลือ” มีต้นทุนการผลิตที่ถูกกว่า Li-Ion Battery ถึง 3-4 เท่า เนื่องจากสามารถหาแร่ธาตุที่เป็นส่วนประกอบได้ง่ายกว่า สามารถชาร์จไฟเกือบเต็ม 100% ได้ภายในเวลาเพียง 20 นาที ทนต่อสภาพอุณหภูมิร้อนสูงและหนาวจัด ได้ดีกว่า Li-Ion Battery จึงไม่ต้องกังวลในเรื่องความร้อนที่อาจเกิดขึ้น มีอายุการใช้งาน (Cycle time) ได้นานถึง 8,000 – 10,000 ครั้ง แต่ข้อจำกัดของ แบตเตอรี่โซเดียม-ไอออน มีน้ำหนักของแบตเตอรี่เท่าๆ กัน แบตฯ Sodium Ion แต่ให้พลังงานได้น้อยกว่า ทำให้รถที่ใช้แบตชนิดนี้ ยังวิ่งได้แค่ในระยะสั้น เพราะต้องใช้พลังงานเยอะกว่ารถ EV ที่ใช้แบตเตอรี่ชนิดลิเธียมไอออน
ตัวอย่างรถ EV ที่ใช้แบตเตอรี่โซเดียม-ไอออน
ทาง BYD เริ่มเตรียมใช้แบตเกลือในปี 2023 กับรถยนต์ Mini Car รุ่น Seagull
Source : Lamina
