แบตเตอรี่ถือว่าเป็นหัวใจหลักของรถยนต์ไฟฟ้า แต่ไม่ใช่ว่าแบตทุกชนิดในท้องตลาดจะนำมาใช้ได้อย่างเหมาะสม เนื่องจากแบตเตอรี่แต่ละชนิดมีคุณสมบัติจำเพาะที่แตกต่างกับแบตของรถไฟฟ้า ไม่เหมือนกับแบตรถยนต์ทั่วไป เรามาดูกันว่าสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า แบตเตอรี่ที่ใช้ จะมีกี่แบบ
1. แบตเตอรี่ชนิดตะกั่วกรด (Lead Acid Battery)
ในท้องตลาดมีทั้งหมด 3 ชนิด ได้แก่ แบตเตอรี่น้ำ แบตเตอรี่แห้ง แบตเตอรี่กึ่งแห้ง แบตเตอรี่รถไฟฟ้าประเภทนี้จะมีราคาที่ไม่แพง เป็นแบตเตอรี่ที่ใช้มานับตั้งแต่ยุครถยนต์เครื่องสันดาป ใช้ในการจ่ายกระแสไฟฟ้าต่างๆ เช่น แอร์ วิทยุ เป็นต้น
ข้อดีของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด คือ มีราคาถูกและสะดวกในการใช้งาน ทนทานสูง เหมาะสำหรับนำมาเป็นแบตเตอรี่สำรอง
ข้อเสียของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด คือ มีอายุการใช้งานที่น้อย และมีประสิทธิภาพลดลงเมื่อใช้สภาวะอุณหภูมิต่ำ นั่นเอง
ตัวอย่างรถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่ชนิดตะกั่วกรด
- รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดแบบ HEV และ PHEV ในท้องตลาดทุกรุ่น
- BEVบางรุ่น เช่น TESLA Model 3
2. แบตเตอรี่ชนิดลิเธียมไอออน (Lithium Ion Battery)
แบตเตอรี่ประเภทลิเธียมไอออนนี้ เป็นอีกหนึ่งนวัตกรรมแบตเตอรี่ที่ได้รับการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ช่วงต้นศตวรรษที่ 90 ทำให้มีความเสถียรในการใช้งาน ถือว่าเป็นแบตเตอรี่ที่นิยมนำมาใช้มากที่สุดในยุคปัจจุบันนี้ไม่ว่าจะเป็นยานยนต์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ยังมีการรองรับนวัตกรรมที่หลากหลาย มีทั้ง Fast Charge ที่ช่วยไม่ให้เกิด Memory Effect ซึ่งเกิดจากอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลดลงจากการชาร์จแบตได้ไม่เต็ม 100%
ข้อดีของแบตเตอรี่ชนิดลิเธียมไอออน คือ มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน มีน้ำหนักเบา เก็บประจุไฟฟ้าได้เยอะ และสามารถชาร์จไฟได้อย่างรวดเร็ว
ข้อเสียของแบตเตอรี่ชนิดลิเธียมไอออน คือ มีราคาที่สูง อายุการใช้งานน้อย และมีโอกาสเสี่ยงที่จะระเบิดหรือไฟลุกได้ แบตเตอรี่มีความร้อนสะสมสูงเกิน 500°C หากไม่ได้มีการติดตั้ง หรือ ระบบหล่อเย็น (Liquid Cooling) ให้อยู่ในสภาพปกติ
ตัวอย่างรถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่ชนิดลิเธียมไอออน
- ORA Good Cat
- Neta V
- Nissan Leaf
- TESLA ยกเว้น TESLA Model 3
- MG ZS EV และ MG EP
- i4 iX และ iX3
- Audi e-tron
- Porsche Taycan
3. แบตเตอรี่ชนิดนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ (Nickel-metal Hydride Battery)
เป็นแบตเตอรี่ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อแก้ปัญหา ‘แบตเตอรี่ตะกั่วกรด’ เป็นอีกหนึ่งแบตเตอรี่รถไฟฟ้าที่นิยมใช้กันเป็นอย่างมาก
รถยนต์ Hybrid (HEV หรือ PHEV) ที่ใช้ทั้งพลังงานไฟฟ้า / พลังงานน้ำมัน นิยมใช้แบตชนิดนี้ แต่แบตเตอรี่รถไฟฟ้าประเภทนี้ก็มีข้อจำกัดด้วยเหมือนกัน คือ มีต้นทุนผลิตที่ค่อนข้างสูงราคาในการผลิตค่อนข้างสูง เนื่องจากใช้วัสดุโลหะจำพวก ไทเทเนียม ในการผลิต เก็บไฟฟ้าได้น้อยกว่าแบบลิเธียมไอออน และยังมีอัตราการคายประจุที่สูงแม้จะไม่ได้มีการใช้งานก็ตาม หรือ จอดรถยนต์เอาไว้เฉย ๆ ทำให้เจ้าของรถยนต์จะต้องหมั่นสังเกตระดับแบตเตอรี่และวางแผนการเดินทางให้มีประสิทธิภาพ
ข้อดีของแบตเตอรี่ชนิดนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ คือ มีความคงทนต่อสภาวะอากาศที่เปลี่ยนได้ดี และมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าชนิดลิเธียมไอออนหรือแบบตะกั่ว
ข้อเสียของแบตเตอรี่ชนิดนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ คือ ต้นทุนผลิตที่ค่อนข้างสูง เก็บไฟฟ้าได้น้อยกว่าแบบลิเธียมไอออน
ตัวอย่างรถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่ชนิดนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์
- Toyota Corolla Hybrid
- Toyota Camry Hybrid
- Honda Accord Hybrid
4. แบตเตอรี่ชนิดนิเกิล-แคดเมียม (Nickel-Cadmium Battery)
แบตเตอรี่รถไฟฟ้า ประเภทนี้ ในปัจจุบันนั้นถือเป็นแบตเตอรี่ต้องห้ามเลยทีเดียว เนื่องจากมีความเป็นพิษจากสารแคดเมียมรั่วไหลระหว่างขั้นตอนการผลิต เคยนิยมใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าในช่วงศตวรรษที่ 90 เพราะสามารถเก็บกระแสไฟฟ้าได้เยอะ สามารถเก็บกระแสไฟฟ้าได้เยอะ มีรอบการชาร์จ (Charges Cycle) อยู่ที่ประมาณ 500 – 1,000 ครั้ง มีปัญหาเรื่อง Memory Effect ทำให้ต้องใช้พลังงานให้หมดก่อน จึงจะสามารถชาร์จใหม่ได้
5. แบตเตอรี่ชนิดตัวเก็บประจุไฟฟ้า (Supercapacitors)
แบตเตอรี่ชนิดนี้ไม่ได้เป็นแบตเตอรี่ซะทีเดียว แต่เป็นเพียงตัวเก็บประจุไฟฟ้า แต่สามารถชาร์จไฟฟ้าได้เร็วกว่าแบตเตอรี่ปกติทั่วไป มีความทนทาน มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน และมีรอบการชาร์จอยู่ที่ประมาณ 100,000 – 1,000,000 ครั้ง แต่ข้อจำกัดของแบตเตอรี่รถไฟฟ้านี้คือ มีการจ่ายไฟฟ้าที่ไม่เสถียร และเมื่อใช้ไปนานๆ กำลังไฟฟ้าก็จะลดลงเรื่อยๆ คายประจุเมื่อไม่ได้ใช้มากถึง 10 – 20% /วัน ไม่เหมาะกับการใช้เป็นพลังงานสำรอง เช่นกัน แถมแบตเตอรี่ชนิดนี้ยังเก็บพลังงานไฟฟ้าได้ค่อนข้างน้อย เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ทั่วไปขนาดเดียวกัน
ข้อดีของแบตเตอรี่ชนิดตัวเก็บประจุไฟฟ้า คือ มีความทนทาน มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน และมีรอบการชาร์จอยู่ที่ประมาณ 100,000 – 1,000,000 ครั้ง
ข้อเสียของแบตเตอรี่ชนิดตัวเก็บประจุไฟฟ้า คือ มีการจ่ายไฟฟ้าที่ไม่เสถียร และเมื่อใช้ไปนานๆ กำลังไฟฟ้าก็จะลดลงเรื่อยๆ
ตัวอย่างรถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่ชนิดตัวเก็บประจุไฟฟ้า
- Lamborghini Sián FKP 37
- Lamborghini Aventador
6. แบตเตอรี่ชนิดโซลิดสเตต (Solid State Battery)
แบตเตอรี่ชนิดโซลิดสเตตเป็นแบตเตอรี่ชนิดแข็ง สามารถเปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์เหลวให้กลายเป็นอิเล็กโทรไลต์แข็งแทน ซึ่งแบตเตอรี่ชนิดนี้ถือว่าเป็นแบตเตอรี่ที่มีความจุและประสิทธิภาพดีกว่าแบตเตอรี่รถไฟฟ้าทุกชนิดเลย ให้ความจุและประสิทธิภาพได้ดีกว่าแบตเตอรี่ทุกชนิด (Energy Density สูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 10 เท่า) มีความเสถียรสูงกว่าแบตชนิดอื่นๆ มีโอกาสติดไฟต่ำ สามารถชาร์จไฟได้เร็วกว่าชนิดอื่นๆ และที่สำคัญมีความปลอดภัยกว่าแบตประเภทอื่นๆ ด้วยเช่นกัน
ซึ่งบริษัทยานยนต์ EV ได้มีความสนใจเป็นอย่างมากกับแบตเตอรี่ประเภทนี้ และยังได้มีการศึกษาและกำลังพัฒนาอยู่ด้วยเช่นกัน ในปัจจุบันแบตเตอรี่ชนิดโซลิดสเตตได้ถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ อย่างเช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจ, นาฬิกา Smart Watch แต่ก็มีค่ายรถยนต์บางแบรนด์ที่กำลังวิจัยเทคโนโลยีแบตเตอรี่ชนิดนี้อยู่ ไม่ว่าจะเป็น Toyota หรือ BMW ที่ได้ประกาศออกมาว่าจะพร้อมทดลองใช้งานแบตเตอรี่ชนิดนี้จริงบนรถ EV ของตนภายในปี 2025
ข้อดีของแบตเตอรี่ชนิดโซลิดสเตต คือ มีความจุและประสิทธิภาพดีกว่าแบตเตอรี่รถไฟฟ้าทุกชนิด มีโอกาสติดไฟต่ำ สามารถชาร์จไฟได้เร็วกว่าชนิดอื่นๆ
ข้อเสียของแบตเตอรี่ชนิดโซลิดสเตต คือ มีต้นทุนการผลิตที่สูงกว่าแบตชนิดลิเธียมไอออน ถึง 8 เท่า
7. แบตเตอรี่ชนิดโซเดียม-ไอออน (Sodium Ion Battery)
แบตเตอรี่โซเดียม-ไอออน หรือที่เรียกกันว่า “แบตเกลือ” ซึ่งแบตเตอรี่ชนิดนี้จะมีต้นทุนการผลิตที่ถูกกว่าแบตลิเธียมไอออนประมาณ 3-4 เท่า เนื่องจากสามารถหาแร่ธาตุที่เป็นส่วนประกอบได้ง่ายกว่า แบตชนิดนี้สามารถชาร์จไฟฟ้าได้เกือบเต็ม 100% ภายในเวลาเพียง 20 นาทีเท่านั้น และยังทนต่อสภาวะอากาศที่มีความร้อนสูงและหนาวจัดได้ดี
ข้อดีของแบตเตอรี่ชนิดโซเดียม-ไอออน คือ มีต้นทุนการผลิตที่ถูก สามารถชาร์จไฟฟ้าได้เกือบเต็ม 100% ภายในเวลาเพียง 20 นาที มีอายุการใช้งานนานประมาณ 8,000-10,000 ครั้ง
ข้อเสียของแบตเตอรี่ชนิดโซเดียม-ไอออน คือ ให้พลังงานที่น้อยกว่าและมีน้ำหนักมากกว่าแบตลิเธียมไอออน ทำให้รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตชนิดนี้วิ่งได้แค่ระยะสั้นเท่านั้นเพราะต้องใช้พลังงานที่เยอะกว่ารถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตลิเธียมไอออน
Q&A แบตเตอรี่รถไฟฟ้า
Q แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้ามีทั้งหมดกี่แบบ
A มีทั้งหมด 7 แบบ ได้แก่
1.แบตเตอรี่ชนิดตะกั่วกรด (Lead Acid Battery)
2.แบตเตอรี่ชนิดลิเธียมไอออน (Lithium Ion Battery)
3.แบตเตอรี่ชนิดนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ (Nickel-metal Hydride Battery)
4.แบตเตอรี่ชนิดนิเกิล-แคดเมียม (Nickel-Cadmium Battery)
5.แบตเตอรี่ชนิดตัวเก็บประจุไฟฟ้า (Supercapacitors)
6.แบตเตอรี่ชนิดโซลิดสเตต (Solid State Battery)
7.แบตเตอรี่ชนิดโซเดียม-ไอออน (Sodium Ion Battery)
Q แบตเกลือ คืออะไร
A แบตเกลือหรือแบตเตอรี่โซเดียม-ไอออน แบตชนิดนี้สามารถชาร์จไฟฟ้าได้เกือบเต็ม 100% ภายในเวลาเพียง 20 นาที
Q แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน มีข้อเสียอย่างไร
A มีราคาที่สูง อายุการใช้งานน้อย และมีโอกาสเสี่ยงที่จะระเบิดหรือไฟลุกได้ หากไม่ได้มีการติดตั้ง หรือ ระบบหล่อเย็น
Q แบตเตอรี่ชนิดตัวเก็บประจุไฟฟ้า มีรอบการชาร์จกี่ครั้ง
A มีรอบการชาร์จอยู่ที่ประมาณ 100,000 – 1,000,000 ครั้ง
Q แบตเตอรี่แห้งคืออะไร
A คือ แบตเตอรี่ที่ไม่ต้องเติมน้ำกลั่นตลอดอายุการใช้งาน และไม่มีฝาเปิด-ปิด สามารถปล่อยทิ้งไว้ในสภาพไม่มีประจุไฟได้นานกว่าแบตเตอรี่ธรรมดาโดยไม่ต้องชาร์จไฟเพื่อกระตุ้นแบตเตอรี่
Q ทำไมแบตเตอรี่ชนิดนิเกิล-แคดเมียมถึงไม่ใช้กันแล้ว
A มีพิษจากสารแคดเมียมรั่วไหลในระหว่างขั้นตอนการผลิต
Q แบตเตอรี่ชนิดนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ดีกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดอย่างไร
A มีความคงทนต่อสภาวะอากาศที่เปลี่ยนได้ดี และมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าชนิดลิเธียมไอออนหรือแบบตะกั่วกรด
Q อิเล็กโทรไลต์เหลวกลายเป็นอิเล็กโทรไลต์แข็งยังไง
A เนื่องจากของเหลวเป็นสสารที่มีจุดเดือดต่ำ ทำให้เวลามันอยู่ในที่อากาศร้อนมาก ๆ ของเหลวจะเกิดการขยายตัวดันให้แบตเตอรี่พองออก การใช้งานในที่ที่มีอุณหภูมิต่ำจนเกินไป อิเล็กโทรไลต์จะค่อย ๆ กลายเป็นของแข็ง (เหมือนน้ำเข้าช่อง Freeze)