แบตเตอรี่ชนิดใดที่ใช้ในรถยนต์ไฮบริด?

แบตเตอรี่ชนิดใดที่ใช้ในรถยนต์ไฮบริดในปัจจุบัน? โคบอลต์ไดออกไซด์ นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ หรือลิเธียมไอออนเป็นประเภทที่พบบ่อยที่สุด

นิกเกิล-เมทัล ไฮไดรด์

แบตเตอรี่ชนิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ไฮบริดและโทรศัพท์มือถือ โดยเริ่มแรกใช้ในงานด้านอวกาศ มีอายุการใช้งานยาวนานและให้พลังงานและกำลังงานเฉพาะที่เหมาะสม แม้ว่าจะไม่ทนทานเท่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด แต่ก็ทนทานต่อการใช้งานที่ไม่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ไม่สามารถใช้แทนแบตเตอรี่อัลคาไลน์ได้ ข้อเสีย ได้แก่ การคายประจุเองสูง ความร้อน และความจุในการจัดเก็บที่จำกัด

แบตเตอรี่ลิเธียมไออนและโพลีเมอร์ที่ใช้ในรถยนต์ไฮบริดมีความปลอดภัยในระดับหนึ่ง การรับประกันแบตเตอรี่ไฮบริดของโตโยต้าเป็นเวลา 2 ปีจะครอบคลุมชิ้นส่วนแบตเตอรี่ทั้งหมดเป็นเวลา 120 เดือนหรือ 150,000 ไมล์ เว้นแต่คุณจะใช้งานผิดวิธี อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมไออนและโพลีเมอร์มีอายุการใช้งานใกล้เคียงกันและไม่น่าเชื่อถือเท่า นอกจากนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมเมทัลไฮไดรด์มีน้ำหนักมากกว่าแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์มาก จึงไม่ทนทานเท่าแบตเตอรี่ Ni-MH

แม้ว่าแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์จะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แต่ก็มีขนาดเล็กและเบากว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนด้วย ขนาดและน้ำหนักของชุดแบตเตอรี่ถือเป็นข้อเสียที่สำคัญ ดังนั้นแบตเตอรี่แบบไบโพลาร์จึงเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า เซลล์แบตเตอรี่แบบไบโพลาร์ยังช่วยให้สามารถบรรจุเซลล์ได้มากขึ้น 1.4 เท่าในพื้นที่เดียวกัน

ความแตกต่างที่สำคัญอีกประการระหว่างทั้งสองประเภทคือความเร็วในการชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเร็วกว่าและสามารถรองรับความต้องการพลังงานทันที ในขณะที่แบตเตอรี่ NiMH มีเวลาในการชาร์จนานกว่า อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ทั้งสองประเภทยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ไฮบริดและรถยนต์ไฮบริดแบบเสียบปลั๊ก แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์มักจะเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับรถยนต์ไฮบริด เว้นแต่จะมีระบบส่งกำลังแบบไฮบริด

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตยานยนต์ไฮบริดหลายรายหันมาใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โดยนำวัสดุนี้กลับมาใช้เป็นวัตถุดิบอันมีค่าสำหรับมอเตอร์รถยนต์ไฮบริดรุ่นใหม่ ในขณะเดียวกัน ผู้ผลิตแบตเตอรี่ NiMH ได้เริ่มจัดหาโลหะหายากให้กับผู้ผลิตรถยนต์รายนี้ ทำให้ผู้ผลิตรายนี้เป็นรายแรกที่รีไซเคิลแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตรายนี้ยังห่างไกลจากเป้าหมายในการรีไซเคิลแบตเตอรี่ 100 เปอร์เซ็นต์ในที่สุดของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่

แบตเตอรี่นิกเกิล-เมทัล-ไฮไดรด์ยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอีกด้วย ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ NiMH ต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ในรถยนต์ไฮบริดอาจช่วยเรื่องน้ำหนักและกำลังได้ แต่แบตเตอรี่ที่หนักเกินไปจะทำให้มีน้ำหนักเพิ่มขึ้น ในอนาคต แบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ อาจได้รับความนิยมมากขึ้นในอุตสาหกรรมยานยนต์

บริษัทผลิตรถยนต์บางแห่งผลิตรถยนต์ไฮบริดได้ไม่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม ความต้องการรถยนต์ไฮบริดกลับเพิ่มขึ้น แบตเตอรี่ถือเป็นส่วนสำคัญของอุตสาหกรรมรถยนต์ไฮบริด และโตโยต้ากำลังพยายามเพิ่มยอดขายรถยนต์ไฮบริด การลงทุนครั้งล่าสุดของบริษัทจะส่งผลให้มีแบตเตอรี่ขนาด 200 กิกะวัตต์ชั่วโมง แบตเตอรี่ชนิดใดจึงจะดีที่สุดสำหรับรถยนต์ไฮบริด?

ลิเธียมไอออน

เทคโนโลยีเบื้องหลังแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังคงมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง แต่ข้อดีบางประการก็ชัดเจน ข้อดีประการแรกคืออัตราส่วนพลังงานต่อน้ำหนัก น้ำหนักที่เบาลงยังช่วยให้ควบคุมรถได้ดีขึ้น วิ่งได้ไกลขึ้น และควบคุมรถได้คล่องตัว แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังคงต้องใช้เวลาอีกไม่กี่ปีกว่าจะกลายเป็นกระแสหลัก แต่กำลังได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถนำไปใช้ในรถยนต์ไฮบริดได้ ต่อไปนี้คือเหตุผลบางประการที่ทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับความนิยมมากขึ้น

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนช่วยเติมพลังให้กับมอเตอร์ไฟฟ้า มีน้ำหนักเบากว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดและใช้งานได้นานกว่า เทคโนโลยีใหม่นี้รับประกันประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังมีจำหน่ายในรถยนต์ไฮบริดหลายรุ่น รวมถึง Honda CR-V รุ่นใหม่ ซึ่งเป็นชิ้นส่วนสำคัญของรถยนต์ไฮบริดและยานยนต์ไฟฟ้า

ข้อดีที่สำคัญอีกประการหนึ่งของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือสามารถชาร์จใหม่ได้รวดเร็ว แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถชาร์จใหม่ได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง ซึ่งถือเป็นข้อดีอย่างยิ่งสำหรับผู้ขับขี่ที่ใส่ใจต่อผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม แบตเตอรี่เหล่านี้มีน้ำหนักเบา รีไซเคิลได้ และสามารถใช้งานได้นานถึง 45 ไมล์โดยใช้ไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว นอกจากนี้ แบตเตอรี่เหล่านี้ยังมีข้อดีเพิ่มเติมคือมีความเร็วมากกว่าไฮบริดมาตรฐาน

ในแง่ของความปลอดภัย รถยนต์ไฮบริดมีความปลอดภัยพอๆ กับรถยนต์ที่ใช้น้ำมัน ซึ่งแตกต่างจากรถยนต์ที่ใช้น้ำมัน รถยนต์ไฮบริดไม่ใช่ปัญหาสำคัญสำหรับผู้ช่วยเหลือหรือผู้โดยสารในเหตุการณ์ชนกัน โครงโลหะช่วยปกป้องรถยนต์และมีฉนวนป้องกันความร้อนสูง โตโยต้าวางชุดแบตเตอรี่ไว้ใกล้กับเพลาล้อหลังเพื่อให้แน่ใจว่าจะได้รับการปกป้องอย่างเต็มที่ในกรณีเกิดการชนกัน รถยนต์ไฮบริดยังหุ้มสายแบตเตอรี่ด้วยแผ่นหุ้มสีส้มสดใสอีกด้วย

แม้ว่าเทคโนโลยีเบื้องหลังแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะยังคงมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง แต่ก็มีศักยภาพที่จะกลายมาเป็นส่วนสำคัญในอนาคตของการผลิตพลังงาน EPA ได้อนุมัติเงินช่วยเหลือมูลค่า $1.5 พันล้านเหรียญสหรัฐเพื่อช่วยพัฒนาอุตสาหกรรมลิเธียมไอออนในสหรัฐอเมริกา กลยุทธ์วัตถุดิบลิเธียมใหม่ของคณะกรรมาธิการยุโรปมีเป้าหมายที่จะเพิ่มอุปทานลิเธียมในยุโรป 18 เท่าภายในปี 2030 และลดการพึ่งพาประเทศอื่น

ในขณะที่รถยนต์ไฮบริดสามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้ แต่ก็สามารถลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนได้เช่นกัน แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่ใช้ในรถยนต์ไฮบริดมีระดับการปล่อยมลพิษสูงสุดและมีราคาแพงที่สุด วัสดุที่เป็นพิษเหล่านี้ยังหนักและทำให้ประสิทธิภาพของรถยนต์ไฮบริดช้าลง เพื่อลดปัญหานี้ ผู้ผลิตจึงเปลี่ยนแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างในด้านประสิทธิภาพระหว่างแบตเตอรี่ไฮบริดแบบตะกั่ว-กรดและลิเธียมไอออน

ในขณะที่แบตเตอรี่โคบอลต์และลิเธียมไอออนกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้น ความกังวลเกี่ยวกับความยั่งยืนของอุปทานก็เกิดขึ้น โคบอลต์และลิเธียมที่มีความเข้มข้นทางภูมิรัฐศาสตร์สูง และการขยายขนาดอย่างรวดเร็วของห่วงโซ่อุปทาน ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับวิธีการผลิตวัสดุอย่างยั่งยืน แต่ทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่คาดหวังได้จากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของตลาด EV สำหรับตอนนี้ เทคโนโลยีเหล่านี้กำลังให้พลังงานเพียงพอสำหรับรถยนต์ไฮบริด