แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (Lithium Iron Phosphate) ได้รับความนิยมในตลาดรถยนต์ไฟฟ้า

เทคโนโลยีแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้ายังคงก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว โดยมีเคมีลิเธียมไอออนหลายชนิดเกิดขึ้น—ตั้งแต่ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LCO) และลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ (LMO) ไปจนถึงลิเธียม นิกเกิล โคบอลต์ อะลูมิเนียมออกไซด์ (NCA) แบตเตอรี่เหล่านี้มักจะตั้งชื่อตามวัสดุแคโทด ซึ่งไอออนลิเธียมจะไหลระหว่างการคายประจุ แต่ทำไม EV จึงต้องการแบตเตอรี่หลายประเภท?

สูตรแบตเตอรี่ที่แตกต่างกันจะปรับให้เหมาะสมสำหรับตัวชี้วัดประสิทธิภาพเฉพาะ—ไม่ว่าจะเป็นอายุการใช้งานแบตเตอรี่ ความเร็วในการชาร์จสูงสุด หรือความหนาแน่นของพลังงาน ทางเลือกส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดในการใช้งาน ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ LMO มีความต้านทานภายในต่ำมากสำหรับการชาร์จที่รวดเร็ว แต่อายุการใช้งานสั้นลง ปัจจุบัน แบตเตอรี่นิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ (NMC) และ NCA ครอบงำภาค EV โดยการปรับสมดุลนิกเกิลและโคบอลต์เพื่อเพิ่มความทนทานและความหนาแน่นของพลังงาน อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (LFP) กำลังเกิดขึ้นในฐานะทางเลือกที่น่าเกรงขาม

ด้วยสูตรทางเคมี LiFePO₄ (ลิเธียม เหล็ก ฟอสเฟต) แบตเตอรี่ LFP มีข้อดีที่แตกต่างกันเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ NMC และ NCA:

• ประสิทธิภาพด้านต้นทุน: ต้นทุนการผลิต LFP ต่ำกว่าอย่างมาก (~$98.50/kWh เทียบกับ $120.30 สำหรับ NCA) ซึ่งอาจทำให้ EV มีราคาไม่แพง
• อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น: แบตเตอรี่ LFP ทนทานต่อรอบการชาร์จได้มากกว่า ทำให้ Tesla แนะนำให้ชาร์จ 100% (เทียบกับ 80% สำหรับแบตเตอรี่ที่ใช้นิกเกิล)
• ความทนทานต่อการชาร์จอย่างรวดเร็ว: โครงสร้างคริสตัล 3 มิติของพวกมันทนทานต่อการชาร์จแรงดันไฟฟ้า/ความร้อนสูงได้ดีกว่าแบตเตอรี่ NMC/NCA
• ความปลอดภัย: เกณฑ์การหลุดออกทางความร้อนของ LFP (270°C) เกินกว่า NMC (210°C) และ NCA (150°C) อย่างมาก ลดความเสี่ยงจากไฟไหม้
• ความยั่งยืน: องค์ประกอบที่ปราศจากโคบอลต์/นิกเกิลช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลง 15-25% และหลีกเลี่ยงแนวทางการขุดที่เป็นข้อโต้แย้ง

พันธะ Fe-PO ที่แข็งแกร่งของ LFP ต้านทานการปล่อยออกซิเจนภายใต้ความเครียด (ไฟฟ้าลัดวงจร ความร้อนสูงเกินไป) ป้องกันการหลุดออกทางความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าแบตเตอรี่ที่ใช้โคบอลต์

แม้จะมีข้อดี แต่แบตเตอรี่ LFP ก็มีข้อจำกัด:

• ความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า: ชุด LFP เก็บพลังงานได้น้อยกว่า ~30% เมื่อเทียบเท่า NCA ทำให้ต้องใช้แบตเตอรี่ที่ใหญ่ขึ้น/หนักขึ้นเพื่อให้ได้ระยะทางที่เท่ากัน
• ข้อจำกัดในสภาพอากาศหนาวเย็น: ต่ำกว่า -20°C (-4°F) แบตเตอรี่ LFP จะแสดงการชาร์จที่ช้าลงเนื่องจากการนำไฟฟ้าที่ลดลงและการแพร่กระจายของลิเธียมไอออน

Tesla เปลี่ยนรุ่น Standard Range เป็น LFP ในปี 2021 (จีน) และ 2022 (สหรัฐอเมริกา) Ford วางแผนที่จะนำ LFP มาใช้สำหรับ Mustang Mach-E ในยุโรปและรุ่น F-150 บางรุ่นภายในปี 2024 Rivian จะใช้ LFP เป็นอันดับแรกในรถตู้ส่งของ Amazon ตามด้วยรถบรรทุกรุ่นมาตรฐาน General Motors ได้ออกแบบ Chevy Bolt EV และรุ่นปี 2025 ของ BMW จะใช้เทคโนโลยี LFP ด้วย

ข้อสังเกตจากรุ่น Tesla เผยให้เห็น:

• แบตเตอรี่ LFP มีอุณหภูมิสูงสุดที่สูงกว่า (~70°F เทียบกับ ~60°F ของ NCA) เพื่อให้ได้ระยะทางที่ดีที่สุด
• รุ่น Model 3 (LFP) Standard Range ทำระยะทางตามที่ EPA กำหนดได้อย่างสม่ำเสมอมากกว่ารุ่น Long Range/Performance

การศึกษาแสดงให้เห็นว่ารอบ LFP มีอายุการใช้งานนานกว่าแบตเตอรี่ NMC 2-4 เท่า โดยมีการเสื่อมสภาพน้อยที่สุดจากการชาร์จเต็ม

ใช่—เกณฑ์การหลุดออกทางความร้อนที่สูงกว่า (270°C เทียบกับ 150°C ของ NCA) ช่วยลดความเสี่ยงจากไฟไหม้ได้อย่างมาก แม้ว่าไฟไหม้แบตเตอรี่ลิเธียมจะยังคงเกิดขึ้นได้ยากมาก

ในขณะที่ Tesla แนะนำให้ชาร์จ LFP ให้เต็มเนื่องจากความทนทาน การรักษาประจุไว้ที่ 80-85% ยังคงเพิ่มประสิทธิภาพอายุการใช้งานสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั้งหมด

ความเร็วในการชาร์จจะลดลงในอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งโดยไม่มีการปรับสภาพล่วงหน้า แม้ว่าการอัปเดตการจัดการความร้อนอาจช่วยบรรเทาปัญหานี้ได้

ใช่—การกำจัดโคบอลต์/นิกเกิลช่วยลดการพึ่งพาการดำเนินงานด้านการขุดที่มีข้อกังวลด้านมนุษยธรรมและสนับสนุนห่วงโซ่อุปทานภายในประเทศ