หลังจากมีประเด็นเรื่อง รถ EV ไฟไหม้ ค่อนค่างหนาหู ในช่วงเวลาห่างกันไม่นาน สิ่งหนึ่งที่ผู้บริโภคเริ่มตั้งข้อสังเกต คงหนีไม่พ้นเรื่อง การเลือกใช้รูปแบบของแบตเตอรี่ ที่ในปัจจุบัน ได้รับความนิยมทั้งในรูปแบบ LFP (Lithium Iron Phosphate) ที่มักพบได้ในรถ EV ทั่วๆ ไป และ NMC (Nickel Manganese Cobalt) ที่โดยส่วนใหญ่ มักจะอยู่ในรถ EV กลุ่ม Mid End ที่เลือกใช้ขนาดแบตเตอรี่ที่มีความจุสูงๆ ขึ้นไป (รวมถึงรถขนาดเล็ก ที่มีพื้นที่จำกัด แต่ยังต้องการใช้แบตเตอรี่ที่มีความจุสูงกว่ารถทั่วไป) ในครั้งนี้ #ทีมขับซ่า จะพาทุกท่านมาคลายข้อสงสัย เกี่ยวกับคุณสมบัติของแบตเตอรี่สำหรับรถ EV ทั้ง 2 รูปแบบ เพื่อให้มองเห็นภาพ ความโดดเด่น รวมถึงข้อสังเกตของแบตเตอรี่แต่ละรูปแบบได้อย่างชัดเจนมากขึ้น
LFP vs. NMC ทั้งคู่ต่างมีข้อดี และข้อสังเกต ขึ้นอยู่กับว่า แบตฯ แบบไหน เหมาะกับรถในรูปแบบใด ?
LFP (Lithium Iron Phosphate)
| จุดเด่น | ข้อสังเกต |
| – ต้นทุนในการผลิตต่ำกว่า เนื่องจากวัตถุดิบที่ใช้หาง่ายกว่า ทั้งลิเธียม เหล็ก และฟอสเฟต (ฟอสฟอรัส + ออกซิเจน) จนกลายมาเป็นที่มาของสูตรทางเคมี LiFePO4
– ความเสถียรทางเคมีสูง และมีคุณสมบัติในการทนความร้อนได้ดี ในระดับสูงถึง 500 องศาเซลเซียส
– ไม่ติดไฟ และมีความเสี่ยงที่จะเกิดการระเบิดน้อยกว่ามาก
– รอบการถ่ายโอนพลังงานมากกว่า โดยปกติอยู่ที่ประมาณ 2,000-3,000 Cycle ทำให้มีอายุการใช้งานนานกว่า
– ไม่เกี่ยงการชาร์จเต็ม 100% ซึ่งไม่ก่อให้เกิดความเสียหายกับตัวแบตเตอรี่ในระยะยาว | – ความหนาแน่นของพลังงานต่อพื้นที่ด้อยกว่า
– ความจุแบตเตอรี่น้อยกว่า NMC ในปริมาตรที่เท่ากัน
– น้ำหนักแบตเตอรี่มากกว่า ซึ่งส่งผลต่ออัตราสิ้นเปลืองโดยรวม
– แรงดันไฟ (ค่าโวลต์) ในแบตเตอรี่ต่ำกว่า การถ่ายโอนหลังงานทำได้ช้ากว่า
– เมื่อใช้งานจนปริมาณไฟอยู่ในระดับต่ำ ปริมาณไฟจะลดเร็วกว่า ซึ่งเสี่ยงต่ออาการแบตฯ วูบ |
รูปแบบการจัดเรียงในเซลล์แบตเตอรี่ Lithium
LFP (Lithium Iron Phosphate) แบตเตอรี่ขวัญใจมหาชน ซึ่งใช้ ลิเธียม เหล็ก และฟอสเฟต (LiFePO4) เป็นส่วนผสมหลักในขั้ว + (Cathode) ส่วนในขั้ว – จะใช้แผ่นฟอยล์ทองแดงและกราไฟท์ โดยใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์เป็นตัวกลางให้ไอออนจากทั้ง 2 ประจุ เคลื่อนที่ระหว่างกัน แบตเตอรี่ LFP มักจะพบได้ในรถไฟฟ้าทั่วไป ด้วยเหตุผลด้านปัจจัยแวดล้อม (เมื่อข้อจำกัดในตัวรถ เช่น พื้นที่ในการติดตั้งขนาดแบตฯ ที่ต้องการเอื้ออำนวย) โดยเฉพาะในเรื่องของต้นทุน ความง่าย (ชาร์จได้จนเต็ม 100% แบบผู้ใช้ไม่ต้องวางแผน ไม่ต้องคิดเยอะ) และความทนทานในการใช้งาน (รอบ Cycle การชาร์จสูงกว่า) รวมถีงเสถียรภาพ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัย (ความร้อนน้อย ไม่ติดไฟ โอกาสการระเบิดที่ต่ำมาก แม้ว่าจะถูกกระแทกอย่างรุนแรง หรือถูกเจาะทะลุ) ทำให้แบตเตอรี่ LFP ได้รับความนิยมค่อนข้างสูงกว่า NMC มาก จึงไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจ หาก รถ EV ยอดนิยม ที่ผลิตในประเทศไทยหลายรุ่น เช่น MG4 Electric (รุ่น Long Range เดิม) รวมถึง Ora Good Cat (รุ่น 500 Ultra เดิม) เมื่อเปลี่ยนมาเป็นรุ่นที่ประกอบในประเทศ จะเปลี่ยนรูปแบบของแบตเตอรี่จาก NMC มาเป็น LFP แทน
แบตเตอรี่ LFP เมื่อ % ไฟยิ่งต่ำ ค่าโวลต์ยิ่งตกลงอย่างเห็นได้ชัด นั่นอาจเป็นที่มาของอาการแบตวูบ รวมถึงเซลล์เกิดการเสื่อมสภาพแบบถาวร
แต่อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่แบบ Lithium Iron Phosphate ยังคงมีข้อจำกัดในเรื่องความหนาแน่นของพลังงาน ซึ่งโดยปกติแล้วจะอยู่ที่ 90-120 Wh/kg (หากตีกลมๆ ว่า 100 Wh/kg การจะใช้แบตฯ ที่มีความจุ 50 kWh เซลล์แบตเตอรี่เปล่าๆ แบบไม่รวม Housing จะมีน้ำหนักมากถึง 500 กก.) รถ EV ที่ใช้แบตเตอรี่ในรูปแบบ LFP จึงมีน้ำหนักมากกว่า ซึ่งอาจส่งผลโดยตรงต่ออัตราสิ้นเปลืองที่สูงขึ้นด้วย นอกจากนี้…ในความจุแบตเตอรี่ที่ kWh เท่ากัน แบตฯ LFP จะมีขนาดที่ใหญ่กว่า NMC ดังนั้น อาจต้องยอมสูญเสียพื้นที่ภายในห้องโดยสารไฟบ้าง จากขนาดของตัวแบตที่ใหญ่ขึ้น และข้อสำคัญอีกประการหนึ่ง คือ ไม่ควรใช้ แบตเตอรี่ LFP จนอยู่ในระดับ SOC (Stage of Charge หรือ % ไฟในแบตเตอรี่) ที่ต่ำจนเกินไป เนื่องอาจจะทำให้ค่าโวลต์ภายในเซลล์แบตเตอรี่อยู่ในระดับต่ำจนเกินค่าวิกฤติ (ซึ่งอาจส่งให้เซลล์แบตฯ นั้น เกิดอาการเสื่อมแบบถาวร) โดยหากสังเกตจากกราฟด้านบน เมื่อ % ไฟในแบตเตอรี่ลดต่ำลงมาก ค่าโวลต์ (แรงดันไฟ) จะลดลงมาอย่างก้าวกระโดดเช่นกัน เมื่อตัวรถมีความต้องการไฟในประมาณที่สูงเกินแรงเคลื่อนที่จ่ายได้ (เช่น การเร่งความเร็วอย่างรุนแรง) อาจทำให้เกิดอาการแบตวูบ ดับไปแม้ว่า % ไฟในแบตเตอรี่ยังไม่ได้ลดลงมาจนอยู่ในระดับ 0% ได้ (มักจะไม่เกิดขึ้น กับรูปแบบการขับขี่ที่ค่อยๆ เพิ่มความเร็ว หรือขับขี่ด้วยความเร็วที่เหมาะสม ซึ่งไม่ต้องการความรวดเร็วในการถ่ายโอนพลังงาน)
NMC (Nickel Manganese Cobalt)
| จุดเด่น | ข้อสังเกต |
| – ความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า ส่งผลให้ความจุ (kWh) สูงกว่าแบตเตอรี่ LFP ในขนาดเท่าๆ กัน
– น้ำหนักเบากว่าแบตเตอรี่ LFP ในขนาดเดียวกัน ซึ่งส่งผลต่อน้ำหนักของตัวรถ รวมถึงอัตราสิ้นเปลือง
– แรงดันไฟ (ค่าโวลต์) สูงกว่า ช่วยให้การถ่ายโอนพลังงานทำได้เร็วกว่า เช่น ชาร์จได้ไว จ่ายไฟได้เร็ว
– การรักษาแรงดันไฟเมื่อ % ของแบตเตอรี่อยู่ในระดับต่ำ ทำได้ดีกว่า ด้วยรูปแบบของ Voltage Curve ที่ลดลงอย่างสม่ำเสมอ ความเสี่ยงในการวูบน้อยกว่าแบต LFP | – ต้นทุนในการผลิตสูงกว่า ทั้ง นิเกิล แมงกานิส และ โคบอลต์ นั่นจึงส่งผลต่อราคาของตัวแบตเตอรี่ (รวมถึงราคารถ) ที่สูงขึ้น (ทำให้นิยมใช้กับรถ Mid End ขึ้นไป)
– ปฏิกิริยาทางเคมีรุนแรง เข้มข้น ทำให้ตัวแบตเตอรี่สามารถติดไฟ และมีโอกาสเกิดการระเบิดได้ได้ง่ายกว่า (ทนความร้อนได้ประมาณ 300 องศาเซลเซียส)
– การชาร์จเต็ม 100% อาจทำให้ตัวแบตฯ เกิดความเครียดสูง ทั้งจากแรงดัน และความร้อน ส่งผลให้ตัวแบตอาจเสื่อมสภาพได้เร็วขึ้น
– รอบการใช้งานต่ำกว่า โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 1,000 – 1,500 Cycle
|
หากเทียบพลังงานแล้ว แบตเตอรี่ NMC จะมีความหนาแน่นมากกว่าแบตเตอรี่ LFP อยู่ราว 25% ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อขนาด น้ำหนัก และการจัดการพื้นที่ภายในห้องโดยสาร
แม้ว่าจะมีต้นทุนที่สูงกว่า แต่ก็ปฏิเสธไม่ได้ว่า แบตเตอรี่ในรูปแบบ NMC (LiNiMnCoO2) ให้ประสิทธิภาพในการใช้งานที่สูงกว่าด้วยเช่นกัน ไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจ หากเราจะพบว่า แบตเตอรี่ชนิด Nickel Manganese Cobalt นิยมใช้กับรถในกลุ่ม Mid End ซึ่งมีความจุภายในแบตเตอรี่ที่สูงกว่ารถ EV ทั่วไป รวมถึงมีความสามารถในการบริหาร จัดการอัตราสิ้นเปลืองที่ดีกว่า ทั้งในแง่ประสิทธิภาพจากตัวแบตเตอรี่เอง รวมถึงผลพลอยได้จากขนาดและน้ำหนักที่เบาลง โดยแบตเตอรี่ NMC มีความหนาแน่นของพลังงานอยู่ที่ราว 150-220 Wh/kg (เทียบประสิทธิภาพในระดับต่ำสุด 150 Wh/kg หากตัวแบตเตอรี่ NMC มีน้ำหนัก 500 กก. เท่ากับ LFP ที่ยกตัวอย่างในข้างต้น จะให้ความจุได้สูงถึง 75 kWh ซึ่งให้ประสิทธิภาพในแง่ความหนาแน่นของพลังงานมากกว่าแบตเตอรี่ LFP ถึง 25%) และด้วยความสามารถในการถ่ายโอนพลังงานที่มีความรวดเร็วมากขึ้น ช่วยให้การใช้งานร่วมกับรถสมรรถนะสูง ทำได่เหนือกว่า ทั้งในแง่การปล่อยพลังงานแบบเฉียบพลัน รวมถึงความเร็วในการชาร์จที่สูงขึ้น นอกจากนี้ การอ่านค่า % แบตเตอรี่จาก Voltage Curve โดย BMS (ฺBattery Management System) ยังทำได้อย่างแม่นยำกว่า ด้วยอัตราการลดของแรงดันที่มีความสม่ำเสมอ แบตเตอรี่ NMC จึงมีโอกาสที่จะวูบต่ำกว่า LFP ค่อนข้างมาก
เทียบค่าโวลต์ ในแต่ละช่วง % SOC ของแบตเตอรี่ LFP (ซ้าย) และ NMC (ขวา) สังเกตว่า ความสม่ำเสมอของแรงดันไฟของ NMC จะสูงกว่า นั่นทำให้การอ่านค่า % แบตเตอรี่ของ BMS มีความแม่นยำสูงกว่า ตามไปด้วย
ในทางตรงข้ามกัน ด้วยความที่ แบตเตอรี่ Nickel Manganese Cobalt ปฏิกิริยาทางเคมีรุนแรง เข้มข้น หากขั้นตอนและคุณภาพการผลิตไม่อยู่ในระดับสูงพอ หรือเกิดข้อผิดพลาดเพียงน้อยนิด ก็อาจส่งผลให้แบตเตอรี่ชนิดนี้ สร้างความเสียหายอย่างร้ายแรง เช่น การลัดวงจร (การสัมผัสกับระหว่างขั้วบวกและขั้วลบภายในเซลล์ ซึ่งทำให้เกิดความร้อนและการลุกไหม้) เหมือนในกรณีที่เกิดขึ้นกับรถ EV ที่เป็นข่าวได้เช่นกัน โดยเฉพาะการชาร์จใน % ที่สูง ซึ่งทำให้ตัวแบตเกิดความเครียดและความร้อนสะสมมากเกินปกติ (ผู้ผลิตจึงแนะนำให้ชาร์จในระดับไม่เกิน 70% ก่อนที่จะมีการเรียกเพื่อเปลี่ยนเซลล์ที่มีความเสียหายในแบตเตอรี่) นอกจากนี้ แบตเตอรี่ NMC ยังมี Cycle การชาร์จที่ต่ำกว่า แบตเตอรี่แบบ LFP ถึงประมาณ 50% แต่อย่างไรก็ตาม ไม่ได้หมายความว่า รถที่ใช้แบตเตอรี่ LFP จะมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่ารถที่ใช้แบตเตอรี่ NMC ถึง 2 เท่า เพราะโดยส่วนใหญ่แล้ว รถที่ใช้แบตเตอรี่ NMC ความจุสูงๆ สามารถทำระยะในการการเดินทางได้ไกลกว่า ดังนั้น…รอบในการชาร์จแต่ละครั้ง ก็จะถูกยืดออกไปด้วยเช่นกัน
แม้ว่าแบตเตอรี่ทั้ง 2 แบบ จะมีข้อจำกัดด้วยพื้นฐานที่ต่างกัน แต่อย่างไรแล้ว หากขั้นตอนการผลิตเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่ได้มาตรฐานสูงสุด ทั้งคู่จะยังเป็นแบตเตอรี่ที่ปลอดภัยสำหรับผู้ใช้รถ EV
ในภาพรวม แม้ว่าแบตเตอรี่ในรูปแบบ LFP (Lithium Iron Phosphate) จะมาพร้อมคุณสมบัติในระดับดีในระดับกลางๆ มีความปลอดภัยสูง ง่ายต่อการทำความเข้าใจ รวมถึงเป็นมิตรต่อการใช้งานของผู้ใช้รถ EV ส่วนมาก แต่หากต้องการทีเด็ดทีขาด หรือประสิทธิภาพในระดับสูงสุดแล้ว ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ LFP ก็ยังดูเป็นรองแบตเตอรี่แบบ NMC อยู่พอสมควร โดยเฉพาะในแง่ความหนาแน่น รวมถึงความรวดเร็วในการถ่ายโอนพลังงาน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อระดับสมรรถนะของรถ EV นอกจากนี้ แบตเตอรี่ NMC ยังมีขนาดที่กะทัดรัดกว่า (ในกรณีที่ความจุเท่ากัน) ทำให้สามารถติดดั้งแบตที่มีความจุสูง กับรถที่มีขนาดกะทัดรัดได้อย่างลงตัวยิ่งกว่า ซึ่งด้วยน้ำหนักที่เบาลง ก็ย่อมส่งผลให้การควบคุมรถ ทำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นตามไปด้วย นั่นจึงเป็นสาเหตุหลักๆ ที่รถ EV ในระดับกลางขึ้นไป ยังคงเลือกใช้แบตเตอรี่ในรูปแบบ NMC (Nickel Manganese Cobalt) อยู่นั่นเอง และแน่นอนว่า หากผลิตภัณฑ์เหล่านี้ ถูกผลิตภายใต้มาตรฐานที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด ไม่ว่าแบตเตอรี่ชนิดไหนๆ ก็จะให้ความปลอดภัยในการใช้งานระดับปกติได้ไม่ต่างกัน
