แบตเตอรี่รุ่นใหม่ช่วยให้เราชาร์จ EV เต็มใน 10 นาที
หนึ่งในเรื่องเจ็บปวดในการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าคือ ระยะเวลาชาร์จอันยาวนาน แม้มีสถานีชาร์จเร่งด่วนให้บริการ กระนั้นสำหรับคนใช้รถหลายครั้งยังคงไม่ทันใจ แต่ทุกอย่างกำลังจะเปลี่ยนไป จากการมาถึงของแบตเตอรี่รุ่นใหม่ที่ชาร์จให้เต็มได้ใน 10 นาที
ความนิยมในรถยนต์ไฟฟ้านับวันยิ่งขยายตัว ได้รับการส่งเสริมจากหลายด้านไม่ว่าในภาคเอกชนหรือภาครัฐ ในต่างประเทศพวกเขาพากันเดินหน้าสนับสนุนรถยนต์ไฟฟ้าเต็มตัว เช่น ในยุโรปมีการประกาศยุติการจำหน่ายรถยนต์สันดาปรวมถึงรถไฮบริด เพื่อผลักดันให้ยานพาหนะทั้งหมดเข้าสู่พลังงานสะอาด
สำหรับหลายประเทศโดยเฉพาะในไทยการผลักดันรถยนต์ไฟฟ้าทำได้ไม่ราบรื่น สาเหตุมาจากสถานีชาร์จไม่เพียงพอรวมถึงระยะเวลาเติมพลังงานแต่ละครั้งนานกว่ารถยนต์สันดาปหลายเท่า กลายเป็นข้อจำกัดทำให้ผู้ใช้รถยนต์ยังไม่ค่อยสนใจการเปลี่ยนผ่านเทคโนโลยีครั้งนี้มากนัก
แน่นอนว่าบริษัทรถยนต์และเทคโนโลยีพากันคิดค้นนวัตกรรมมาแก้ปัญหาคอยเพิ่มความสะดวกแก่ผู้บริโภค และนี่คือแนวทางแก้ปัญหาที่ได้รับการพัฒนาอย่างจริงจังจากบรรดาบริษัทชั้นนำทั่วโลก
แบตเตอรี่ลิเธียมไทเทเนียม
แนวคิดนี้เกิดจากบริษัท Toshiba ยักษ์ใหญ่แห่งอุตสาหกรรมญี่ปุ่น กับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าตัวใหม่ แบตเตอรี่ SCIB หรือ แบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนต แตกต่างจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไปคือขั้วแคโทดหรือขั้วแบตเตอรี่ที่เปลี่ยนจากกราไฟท์มาเป็นไทเทเนียม ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพขึ้นอย่างมาก ตั้งแต่
- สามารถชาร์จเต็มได้ในเวลาเพียง 6 นาที และสามารถวิ่งในระยะทางไกลถึง 320 กิโลเมตร
- รักษาความจุไฟฟ้าได้ดีแม้มีการใช้งานมากกว่า 5,000 ครั้ง
- รักษาประสิทธิภาพการชาร์จได้แม้ในอุณหภูมิเย็นจัดถึง -10 องศาเซลเซียส
เทคโนโลยีนี้ได้รับการเปิดตัวตั้งแต่ปี 2017 ปัจจุบันมีการใช้งานแบตเตอรี่ SCIB ภายในรถยนต์ไฟฟ้าหลายรุ่น ทั้งในรถยนต์ไฟฟ้า I-MiEW(ปัจจุบันเลิกผลิตไปแล้ว) และ รถตู้ไฟฟ้า Minicab MiEV ของ Mitsubishi, รถยนต์และรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าหลายรุ่นของ Honda อีกทั้งยังเป็นแบตเตอรี่สำรองของ ชินคันเซ็น N700S ของ JR Central อีกด้วย
แบตเตอรี่ลิเธียมซิลิคอน
อีกหนึ่งนวัตกรรมปรับปรุงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน คราวนี้เกิดจากฝีมือทีมวิจัยของ สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี (KIST) นำโดย Dr.Hun-Gi Jung ทำการคิดค้นแบตเตอรี่ลิเธียมซิลิกอน ที่เปลี่ยนขั้วแบตจากกราไฟท์มาเป็นซิลิกอนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่เช่นกัน
คุณสมบัติสำคัญทำให้ซิลิคอนได้รับความสนใจคือความจุในการจัดเก็บพลังงาน เมื่อเทียบกับกราไฟท์คือขีดจำกัดการจุพลังงานมากกว่าถึง 10 เท่า ทำให้ความจุรวมของแบตเตอรี่เพิ่มมากกว่าเดิมถึง 4 เท่า อีกทั้งสามารถชาร์จถึงระดับ 80% ได้ในระยะเวลาเพียง 5 นาที
อันที่จริงแนวคิดใช้ซิลิคอนภายในแบตเตอรี่มีมาตั้งแต่ยุค 1970 แต่ไม่สามารถใช้จริงจากต้นทุนการสร้าง แต่ทีมนักวิจัยจากเกาหลีใต้คลี่คลายทั้งหมดได้โดยการสร้างวัสดุผสมคาร์บอน-ซิลิคอน นอกจากมีต้นทุนการผลิตถูกกว่ายังช่วยให้ซิลิคอนมีความเสถียรมากพอนำมาใช้งานจริงอีกด้วย
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต
ผลงานนี้เป็นการวิจัยจากมหาวิทยาลัย Penn State ในฝรั่งเศส กับการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไออนฟอสเฟต โดยอาศัยแผ่นนิกเกิลเป็นส่วนประกอบเพิ่มเติมเพื่อกระจายความร้อน เป็นการอุ่นแบตเตอรี่อย่างรวดเร็วซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้มาก
ข้อดีของแบตเตอรี่ชนิดนี้คือตัวแบตเตอรี่สามารถชาร์จเต็มได้ในเวลาเพียง 10 นาที โดยสามารถไปไกลได้ถึง 402 กิโลเมตร รวมถึงสามารถเพิ่มความเร็วจาก 0 ถึง 96 กิโลเมตร/ชั่วโมงได้ในเวลาเพียง 3 วินาที ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและขีดความสามารถของรถยนต์ไฟฟ้าขึ้นอีกมาก
อีกจุดเด่นของแบตเตอรี่ประเภทนี้คือต้นทุนการผลิตต่ำ ด้วยการไม่จำเป็นต้องอาศัยโลหะหายากแบบไทเทเนียม, ซิลิคอน หรือแม้แต่โคบอลต์ อาศัยขั้วแบตเตอรี่เดิมจากกราไฟท์ก็เพียงพอสำหรับใช้งาน อีกทั้งมีความปลอดภัยสูง จึงกลายเป็นแบตเตอรี่มีใช้วัสดุปลอดภัย ต้นทุนต่ำ พร้อมรองรับการผลิตจำนวนมาก
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซิลิคอน 3D
ผลงานจากบริษัท Enovix ผู้ผลิตและออกแบบแบตเตอรี่ประสบความสำเร็จในการสร้างแบตเตอรี่แบบใหม่ จากการพัฒนาสถาปัตยกรรมของแบตเตอรี่ขึ้นใหม่ในแบบ 3 มิติ ประสบความสำเร็จในการนำซิลิคอนมาเป็นขั้วแบตเตอรี่ได้ 100% โดยคงความเสถียรเอาไว้ได้ จึงทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นอย่างมาก
แบตเตอรี่ชนิดนี้สามารถชาร์จเต็มได้ในระยะเวลาไม่ถึง 10 นาที ผ่านมาตรฐานของนวัตกรรมแบตเตอรี่ไฟฟ้า แต่อีกจุดเด่นสำคัญของแบตเตอรี่ชนิดนี้คือความทนทาน ความสามารถกักเก็บประจุไฟฟ้าเสียหายน้อยมาก แม้ผ่านการทดลองเกิน 1,000 ครั้ง ปริมาณความจุไฟฟ้ายังรักษาเอาไว้ได้ถึง 93% ถือเป็นอัตราน้อยมากเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ชนิดอื่น
จากการทดสอบในห้องทดลองคาดว่า แบตเตอรี่ชนิดนี้อาจมีอุการใช้งานยาวนานได้มากถึง 10 ปีเลยทีเดียว
แน่นอนว่าการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าไม่หมดลงเท่านี้ ความพยายามในการพัฒนาแบตเตอรี่คือส่วนหนึ่ง แต่การวิจัยในส่วนอื่นก็กำลังเข้มข้นและแข่งขันกันอย่างดุเดือด เพื่อช่วงชิงความเป็นหนึ่งและครอบครองตลาด ทำให้จากนี้เราคงได้เห็นการยกระดับเทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้าอีกมาก
ปัจจุบันเราอาจหงุดหงิดรำคาญใจกันการเติมพลังงานของรถยนต์ไฟฟ้าอยู่บ้าง แต่ไม่แน่ว่าในอนาคตเมื่อเทคโนโลยีไปถึงและโครงสร้างพื้นฐานรองรับมากพอ การเติมพลังงานรถยนต์ไฟฟ้าอาจสะดวกรวดเร็วประหนึ่งการเข้าไปหยุดพักจิบกาแฟ พร้อมกลับมาใช้งานในเวลาอันสั้นก็เป็นได้
น่าดูชมเป็นอย่างยิ่งว่าการเปลี่ยนผ่านเทคโนโลยีจากน้ำมันมาเป็นไฟฟ้าครั้งนี้จะยกระดับวงการยานยนต์ได้แค่ไหน
ที่มา
https://www.global.toshiba/ww/news/corporate/2017/10/pr0301.html
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b04395
https://www.greencarcongress.com/2022/06/20220613-enovix.html