แบตเตอรี่ไฟฟ้าถือเป็นหัวใจสำคัญของรถยนต์ไฟฟ้า โดยแบรนด์ วัสดุ ความจุ ประสิทธิภาพด้านความปลอดภัย ฯลฯ ของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าได้กลายมาเป็น “ขนาด” และ “พารามิเตอร์” ที่สำคัญในการวัดรถยนต์ไฟฟ้า ในปัจจุบัน แบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้ามีราคาอยู่ที่ประมาณ 30%-40% ของรถยนต์ทั้งคัน ซึ่งถือเป็นอุปกรณ์เสริมหลักเลยทีเดียว!
ปัจจุบัน แบตเตอรี่พลังงานหลักที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าในท้องตลาดแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ แบตเตอรี่ลิเธียมเทอร์นารีและแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ต่อไปนี้ ฉันจะวิเคราะห์ความแตกต่าง ข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่ทั้งสองประเภทโดยย่อ:
1. วัสดุที่แตกต่างกัน:
สาเหตุที่เรียกว่า “ลิเธียมเทอร์นารี” และ “ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต” ส่วนใหญ่ก็หมายถึงองค์ประกอบทางเคมีของ “วัสดุอิเล็กโทรดบวก” ของแบตเตอรี่พลังงาน
“ลิเธียมเทอร์นารี”:
วัสดุแคโทดใช้วัสดุแคโทดสามส่วนของลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์แมงกาเนต (Li(NiCoMn)O2) สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม วัสดุนี้ผสมผสานข้อดีของลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ ลิเธียมนิกเกิลออกไซด์ และลิเธียมแมงกาเนตเข้าด้วยกัน ทำให้เกิดระบบยูเทกติกสามเฟสของวัสดุทั้งสามชนิด เนื่องจากมีผลเสริมฤทธิ์กันสามประการ จึงทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมดีกว่าสารประกอบแบบผสมเดี่ยวใดๆ
“ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต”:
หมายถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเป็นวัสดุแคโทด ลักษณะเด่นคือไม่มีธาตุโลหะมีค่า เช่น โคบอลต์ ราคาวัตถุดิบต่ำ และมีทรัพยากรฟอสฟอรัสและเหล็กมากมายบนโลก จึงไม่มีปัญหาเรื่องอุปทาน
สรุป
วัสดุลิเธียมเทอร์นารีมีน้อยและเพิ่มขึ้นตามการพัฒนาอย่างรวดเร็วของยานพาหนะไฟฟ้า ราคาของวัสดุเหล่านี้สูงและถูกจำกัดอย่างเข้มงวดโดยวัตถุดิบต้นน้ำ นี่คือลักษณะเฉพาะของลิเธียมเทอร์นารีในปัจจุบัน
แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแบบสามธาตุและได้รับผลกระทบจากวัตถุดิบต้นน้ำน้อยกว่า เนื่องจากใช้โลหะหายาก/มีค่าในอัตราส่วนที่ต่ำกว่า และส่วนใหญ่เป็นเหล็กที่มีราคาถูกและมีปริมาณมาก นี่คือลักษณะเฉพาะของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต
2. ความหนาแน่นพลังงานที่แตกต่างกัน:
“แบตเตอรี่ลิเธียมสามองค์ประกอบ”: เนื่องจากการใช้ธาตุโลหะที่ใช้งานได้จริงมากขึ้น ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมสามองค์ประกอบหลักจึงมักจะอยู่ที่ (140wh/kg~160 wh/kg) ซึ่งต่ำกว่าแบตเตอรี่สามองค์ประกอบที่มีอัตราส่วนนิกเกิลสูง (160 wh/kg180 วัตต์ชั่วโมง/กก.) ความหนาแน่นพลังงานน้ำหนักบางส่วนอาจสูงถึง 180-240 วัตต์ชั่วโมง/กก.
"ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต": ความหนาแน่นของพลังงานโดยทั่วไปอยู่ที่ 90-110 วัตต์/กก. แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่เป็นนวัตกรรมใหม่บางรุ่น เช่น แบตเตอรี่แบบใบมีด มีความหนาแน่นของพลังงานสูงถึง 120 วัตต์/กก.-140 วัตต์/กก.
สรุป
ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของ “แบตเตอรี่ลิเธียมสามชนิด” เมื่อเทียบกับ “ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต” คือความหนาแน่นของพลังงานสูงและความเร็วในการชาร์จที่รวดเร็ว
3. ความสามารถในการปรับตัวของอุณหภูมิที่แตกต่างกัน:
ทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ:
แบตเตอรี่ลิเธียมสามชนิด: แบตเตอรี่ลิเธียมสามชนิดมีประสิทธิภาพการทำงานในอุณหภูมิต่ำที่ยอดเยี่ยมและสามารถรักษาความจุแบตเตอรี่ปกติได้ประมาณ 70%~80% ที่อุณหภูมิ -20°C.
ลิเธียมไออนฟอสเฟต : ไม่ทนต่ออุณหภูมิต่ำ : เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า -10°C,
แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตจะเสื่อมสภาพเร็วมาก แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตสามารถรักษาความจุแบตเตอรี่ปกติได้เพียง 50% ถึง 60% ที่อุณหภูมิ -20°C.
สรุป
มีข้อแตกต่างอย่างมากในความสามารถในการปรับตัวต่ออุณหภูมิระหว่าง "แบตเตอรี่ลิเธียมสามชนิด" และ "ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต" "ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต" ทนทานต่ออุณหภูมิสูงได้ดีกว่า ส่วน "แบตเตอรี่ลิเธียมสามชนิด" ที่ทนทานต่ออุณหภูมิต่ำจะมีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานกว่าในพื้นที่ภาคเหนือหรือฤดูหนาว
4. ช่วงชีวิตที่แตกต่างกัน:
หากใช้ความจุที่เหลือ/ความจุเริ่มต้น = 80% เป็นจุดสิ้นสุดการทดสอบ ให้ทำการทดสอบ:
แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดและแบตเตอรี่ลิเธียมสามชนิด แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดที่ติดตั้งในรถยนต์ของเรามีอายุการใช้งานยาวนานที่สุดเพียงประมาณ 300 เท่าเท่านั้น แบตเตอรี่ลิเธียมสามชนิดสามารถใช้งานได้นานถึง 2,000 เท่าในทางทฤษฎี แต่ในการใช้งานจริง ความจุจะลดลงเหลือ 60% หลังจากใช้งานไปประมาณ 1,000 เท่า และอายุการใช้งานจริงของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตคือ 2,000 เท่า ซึ่งขณะนี้ความจุยังคงอยู่ที่ 95% และอายุการใช้งานตามแนวคิดนั้นยาวนานกว่า 3,000 เท่า
สรุป
แบตเตอรี่พลังงานถือเป็นเทคโนโลยีขั้นสูงสุด แบตเตอรี่ลิเธียมทั้งสองประเภทมีความทนทานค่อนข้างมาก หากพิจารณาตามทฤษฎีแล้ว อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมสามประเภทคือ 2,000 รอบการชาร์จและคายประจุ แม้ว่าเราจะชาร์จวันละครั้งก็สามารถใช้งานได้นานกว่า 5 ปี
5. ราคาแตกต่างกัน:
เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตไม่มีวัสดุโลหะมีค่า จึงสามารถลดต้นทุนวัตถุดิบได้ต่ำมาก แบตเตอรี่ลิเธียมเทอร์นารีใช้ลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์แมงกานีสเป็นวัสดุอิเล็กโทรดบวกและกราไฟต์เป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบ ดังนั้นจึงมีราคาแพงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมาก
แบตเตอรี่ลิเธียมแบบสามขั้วใช้วัสดุแคโทดสามขั้วหลักคือ "ลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์แมงกานีส" หรือ "ลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์อะลูมิเนต" เป็นอิเล็กโทรดบวก โดยใช้เกลือนิกเกิล เกลือโคบอลต์ และเกลือแมงกานีสเป็นวัตถุดิบ "ธาตุโคบอลต์" ในวัสดุแคโทดทั้งสองชนิดนี้เป็นโลหะมีค่า ตามข้อมูลจากเว็บไซต์ที่เกี่ยวข้อง ราคาอ้างอิงในประเทศของโลหะโคบอลต์อยู่ที่ 413,000 หยวน/ตัน และด้วยการลดลงของวัสดุ ราคาจึงยังคงเพิ่มขึ้น ปัจจุบัน ต้นทุนของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบสามขั้วอยู่ที่ 0.85-1 หยวน/ชั่วโมง และกำลังเพิ่มขึ้นตามความต้องการของตลาด ต้นทุนของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่ไม่มีธาตุโลหะมีค่าอยู่ที่ประมาณ 0.58-0.6 หยวน/ชั่วโมงเท่านั้น
สรุป
เนื่องจาก “ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต” ไม่มีโลหะมีค่า เช่น โคบอลต์ จึงมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมเทอร์นารีเพียง 0.5-0.7 เท่า ราคาถูก ถือเป็นข้อได้เปรียบหลักของลิเธียมเหล็กฟอสเฟต
สรุป
เหตุผลที่รถยนต์ไฟฟ้าได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และเป็นตัวแทนของทิศทางการพัฒนายานยนต์ในอนาคต ซึ่งมอบประสบการณ์ที่ดียิ่งขึ้นให้กับผู้บริโภค ส่วนใหญ่นั้นเป็นผลมาจากการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีแบตเตอรี่พลังงาน
เวลาโพสต์: 28 ต.ค. 2566
