อาจารย์ธรรมรัตน์ แยบสูงเนิน
สาขาวิชาเทคโนโลยียานยนต์สมัยใหม่
วิทยาลัยเทคโนโลยีสยาม
Solid State Battery เป็นความหวังใหม่ของรถไฟฟ้าในอนาคตจริงหรือไม่
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาอุตสาหกรรมรถยนต์ทั่วโลกกำลังแข่งขันการคิดค้นเทคโนโลยีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมรวมถึงการทำให้ต้นทุนพลังงานที่ใช้ในการเดินทางนั้นต่ำลงเรื่อย ๆ เพื่อเป็นแรงดึงดูดสำหรับการซื้อรถยนต์ไม่ว่าจะเป็นรถยนต์สันดาปภายในอย่างรถน้ำมันที่ได้ใช้เทคโนโลยีเครื่องยนต์แบบไฮบริดซึ่งมีผู้นำที่เห็นได้ชัดอย่าง Toyota ที่ได้นำเทคโนโลยีนี้มาประยุกต์ใช้เกือบทุกรุ่นของ Toyota ถึงอย่างนั้นก็ตาม เทคโนโลยีเครื่องยนต์ไฮบริดก็ยังไม่สามารถแข่งขันเรื่องต้นทุนทางพลังงานกับรถอีกประเภทหนึ่งที่เรียกกันว่า รถไฟฟ้า หรือ EV ที่สามารถสร้างต้นทุนทางพลังงานต่ำมากชนิดที่เรียกว่าทิ้งฝุ่นหายไปเลยเมื่อเทียบกับรถยนต์สันดาป เนื่องจากความสามารถในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลของมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพถึง 90% เมื่อเทียบกับรถยนต์ที่สามารถแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกลได้เพียง 30% จึงเป็นเหตุผลหลัก ๆ ที่ทำให้ต้นทุนพลังงานของ EV มีค่าต่ำและทำให้ผู้บริโภคหันมาใช้รถไฟฟ้ามากขึ้นเรื่อย ๆ อย่างไรก็ตามถึงแม้รถไฟฟ้าจะมีสมรรถนะที่ยอดเยี่ยมกว่ารถยนต์สันดาป แต่ก็ยังมีข้อถกเถียงกันในวงการของผู้รู้ด้านอุตสาหกรรมรถยนต์ว่า หากแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าเสื่อมสภาพแล้วเราจะมีวิธีจัดการอย่างไร
ทางเลือกที่น้อยนิดของคนที่ใช้รถไฟฟ้าเมื่อแบตเตอรี่เสื่อมสภาพ
ผู้บริโภคที่ใช้รถไฟฟ้าย่อมมีความเพลิดเพลินกับการใช้รถไฟฟ้าที่ให้ต้นทุนพลังงานต่ำและสามารถช่วยผู้บริโภคประหยัดค่าใช้จ่ายในด้านพลังงานในการเดินทางได้ แต่พวกเขาก็มักจะมีสีหน้าที่คิ้วขมวดและบางทีก็เงียบเมื่อถูกตั้งคำถามว่าเมื่อ “แบตเตอรี่เสื่อมสภาพแล้วคุณจะทำอย่างไรต่อ” โดยส่วนใหญ่มักจะเลือกซื้อรถคันใหม่ ที่น่าสังเกตทำไมผู้บริโภคถึงไม่เลือกเปลี่ยนแบตเตอรี่แทนที่จะเปลี่ยนรถไฟฟ้า เรื่องนี้เรามาลองสำรวจดูแล้วพบว่า
กลยุทธ์ของการทำรถไฟฟ้าส่วนใหญ่ของค่ายดัง ๆ เช่น BYD TESLA GWM หรือค่ายอื่น ๆ มีทิศทางมาในทางเดียวกันด้วยการแข่งขันทำให้รถยนต์ไฟฟ้ามีราคาถูกลง เรื่อย ๆ จึงเป็นเหมือนการเน้นไปที่การให้ผู้บริโภคซื้อคันใหม่ทดแทนมากกว่าการบำรุงรักษา แน่นอนว่าเป็นเรื่องของสงครามราคา ซึ่งจุดนี้เป็นประโยชน์แก่ผู้บริโภคที่ใช้รถยนต์ไฟฟ้า ทุกอย่างดูเหมือนจะดีไปหมดแต่ให้คิดอีกครั้งเมื่อลองพิจารณาราคาของแบตเตอรี่ตามตารางเปรียบเทียบด้านล่าง
จากตารางที่เห็นคือราคาของแบตเตอรี่ที่รวบรวมมาจากหลายแหล่งทำให้เราพอประมาณได้ว่าราคาของแบตเตอรี่น่าจะอยู่ที่ 30-40% ของราคารถยนต์ซึ่งจุดนี้เป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้ผู้บริโภคเลือกที่จะเปลี่ยนรถไฟฟ้าแทนที่การเปลี่ยนแบตเตอรี่ สิ่งที่ชวนคิดหากราคาแบตเตอรี่ของรถไฟฟ้าซึ่งส่วนใหญ่เป็นแบบ Lithium-ion ไม่สามารถทำให้ถูกลงกว่านี้และหากยังต้องการใช้รถไฟฟ้าอยู่ ควรทำอย่างไร สิ่งนี้จึงเป็นโจทย์ของบริษัทที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้าและแบตเตอรี่ที่ต้องไปคิดหาทางออกที่เป็นไปได้ ซึ่งพวกเขาก็พบสิ่งน่าจะเข้าใกล้ความจริงมากที่สุดนั่นคือ การพัฒนาแบตเตอรี่แบบ Solid State Battery ซึ่งสร้างความหวังที่จะทำให้ EV ดูมีอนาคตที่สดใสยิ่งขึ้น
ตาราง การเปรียบเทียบราคารถยนต์ไฟฟ้าและสัดส่วนต้นทุนแบตเตอรี่ต่อราคารถในประเทศไทย
| รุ่นรถ EV | ราคาตัวรถ (อ้างอิงในไทย) | ราคาแบตโดยประมาณ | แบตคิดเป็นสัดส่วนของราคารถ |
| Tesla Model 3 | 1,599,000 บาท | 400,000–600,000 บาท | 30–35% |
| BYD Atto 3 | 1,099,900–1,199,900 บาท | 320,000–378,000 บาท | 28–34% |
| MG 4 Electric | 709,900–889,900 บาท | 525,000 บาท | 60–75% |
| FOMM One | 481,500–499,000 บาท | 200,000 บาท | 40% |
| Nissan Leaf | 1,990,000 บาท | 200,000–400,000 บาท | 10–20% |
Solid State Battery VS Lithium-ion Battery
Solid State Battery คือแบตเตอรี่ Lithium-ion ที่ได้รับการพัฒนาและยกระดับให้มีความสามารถทางด้านพลังงานที่เหนือกว่าโดยเพิ่มความหนาแน่นพลังงาน และยังมีข้อดีด้านความปลอดภัยและอายุการใช้งานที่มากกว่าถึงแม้ว่าประเด็นความจุพลังงานต่อน้ำหนักจะมีความสำคัญ แต่ยังไม่สำคัญเท่ากับอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ โดย Solid State Battery มีอายุการใช้งานที่ 15-20 ปี ในขณะที่ Lithium-ion มีอายุการใช้งานอยู่ที่ 8-10 ปี ข้อน่าสังเกตคือ 15-20 ปี เป็นช่วงที่คนใช้รถมักเปลี่ยนรถยนต์ของตัวเอง ซึ่งตรงจุดนี้จะทำให้การใช้งานรถไฟฟ้ามีความคุ้มมากยิ่งขึ้น และลดความมีเหตุผลในการเปลี่ยนแบตเตอรี่แทนที่จะเปลี่ยนรถ
สิ่งที่ทำให้แบตเตอรี่ Solid Stateมีความได้เปรียบเชิงสมรรถนะเหนือกว่า Lithium-ion Battery คือส่วนประกอบของมันที่เปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์จากสถานะของเหลวมาเป็นสถานะของแข็ง ซึ่งทำให้สามารถใช้แอโนดแบบ Lithium metal ได้โดยตรง แทนแอโนดกราไฟต์ในแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนแบบเดิม ส่งผลให้ความหนาแน่นพลังงานเพิ่มขึ้นในระดับ 70–130% ขณะที่ความเสี่ยงจากการเกิดลุกไหม้ลดลงมากกว่า 85–95% เนื่องจากไม่มีสารของเหลวที่ติดไฟได้เหมือนในระบบเดิม นอกจากนี้ โครงสร้างอิเล็กโทรไลต์แบบของแข็งยังช่วยลดการเกิดการลัดวงจรภายในเซลล์ ทำให้อายุการใช้งานเพิ่มขึ้นราว 80–200% เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนทั่วไป และยังรองรับกระแสชาร์จที่สูงกว่า ส่งผลให้เวลา Fast Charge ลดลงได้มากถึง 50–65% ในเชิงสมรรถนะการใช้งานจริง คำถามที่ยังคงน่าคิดคือแล้วทำไมมันยังไม่ถูกผลิตในปริมาณมากแพร่หลายสักที
ความฝันของ EV ที่ยั่งยืน อาจยังไปไม่ถึงปลายทางในเร็ววันนี้
“ของดีย่อมมีราคาแพงเป็นส่วนใหญ่” ยังคงจะเป็นจริงเสมอในวงการเทคโนโลยีถึงแม้อาจมีของดีในราคาถูกให้เห็นอยู่บ้าง แต่สำหรับ Solid State Battery คงไม่เป็นเช่นนั้น แม้ว่าในปัจจุบัน Solid State Battery มีการใช้งานจริงในรถไฟฟ้าแต่เป็นเพียงการทดสอบเท่านั้น ความยุ่งยากในการผลิตแบตเตอรี่ Solid State เป็นสาเหตุหลัก ๆ ที่ทำให้มันมีราคาสูงกว่าแบตเตอรี่ Lithium-ion ถึงสามเท่า โดยเฉพาะความยากในการผลิตอิเล็กโทรไลต์แบบแข็งให้มีความเสถียรในระดับอุตสาหกรรม การควบคุมรอยต่อระหว่างขั้วไฟฟ้าและอิเล็กโทรไลต์ซึ่งมีความหนาแน่นสูงมาก รวมถึงปัญหาความเปราะของวัสดุบางชนิดที่สามารถแตกร้าวได้ง่ายจากการใช้งานจริง ซึ่งส่งผลต่อความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของแบตเตอรี่
การแข่งขันเพื่อตำแหน่งการเป็นเจ้าแห่งรถไฟฟ้าในอนาคต
แม้ว่ารถยนต์ไฮโดรเจนอาจจะมีโอกาสเป็นพระเอกของรถยนต์แห่งความยั่งยืนในอนาคต ซึ่งนำโดยบริษัทรถยนต์ชั้นนำของโลกอย่าง Toyota ที่ผลิตรถยนต์พลังงานไฮโดรเจนในเชิงพาณิชย์ได้สำเร็จคือ Toyota Mirai อย่างไรก็ดีในโอกาสที่รถยนต์ไฟฟ้ากำลังเป็นที่นิยมเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ แม้ว่าอุตสาหกรรมรถยนต์ญี่ปุ่นจะเสียเปรียบทางด้านทรัพยากรสำหรับการผลิตแบตเตอรี่เมื่อเทียบกับคู่แข่งสำคัญอย่างจีนทำให้แบตเตอรี่ที่ผลิตจากญี่ปุ่นมีราคาแพงกว่า แต่สิ่งหนึ่งที่ญี่ปุ่นยังมีความได้เปรียบคู่แข่งคือความแข็งแกร่งในด้านอุตสาหกรรมทางด้านวัสดุเคมีและมาตรฐานคุณภาพสูง จากปัจจัยเหล่านี้จึงทำให้ Toyota มีความตั้งใจที่จะเข้ามามีส่วนแบ่งในตลาดรถไฟฟ้า โดยตั้งเป้าการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ในปี 2027-2028 ซึ่งเน้นการใช้แบตเตอรี่ Solid State รวมถึงมีการร่วมมือกับบริษัท Idemitsu และ Sumitomo เพื่อพัฒนาอิเล็กโทรไลต์แข็งและคาโทดสำหรับการผลิตแบตเตอรี่ Solid State จริงในระดับอุตสาหกรรม
ในขณะที่ฝั่งยุโรปและสหรัฐก็ไม่ได้หยุดนิ่งในการพัฒนาความเป็นไปได้ในการใช้ Solid State Battery ล่าสุดบริษัท BMW และ Ford ได้ร่วมมือกันในการลงทุนผลิตเซลล์ Solid State ในนาม Solid Power ซึ่งได้มีการทดสอบกับรถยนต์ BMW i7 เพื่อเก็บข้อมูลทางด้านสมรรถนะ นอกเหนือไปจากนี้ยังมี Volkswagen ที่ได้ลงทุนผ่านบริษัทแบตเตอรี่ของตัวเองที่ชื่อ PowerCo รวมถึงทำความร่วมมือกับบริษัท QuantumScape ในการพัฒนา Solid State Battery
และสุดท้ายเจ้าแห่งรถ EV อย่างประเทศจีนก็ไม่มีทางที่จะนิ่งเฉยในการปล่อยให้คู่แข่งนำหน้าเทคโนโลยีแบตเตอรี่ Solid State ซึ่งนำโดยบริษัท CATL ผู้ผลิตแบตเตอรี่ยักษ์ใหญ่ของจีนที่เดินเกมแบบสองทางคือพัฒนาแบตแบบกึ่ง Solid State ซึ่งคาดว่าน่าจะนำไปใช้กับรถยนต์ไฮเอนด์ก่อนและตั้งเป้าว่าจะผลิตแบตแบบ All-Solid-State ในปี 2027
ประเทศไทยอยู่ตรงไหนของห่วงโซ่อุปทานแบตเตอรี่ Solid State
ในฐานะที่ประเทศไทยถูกขนานนามว่า Detroit แห่งเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ เราจึงเป็นฐานผลิตที่ยอดเยี่ยมให้กับบริษัทยักษ์ใหญ่ค่ายรถยนต์หลาย ๆ ค่าย และเมื่อการมาถึงของ Solid State Battery ที่สามารถนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ ประเทศไทยจะสามารถยืนบนตำแหน่งห่วงโซ่อุปทานแบตเตอรี่ปลายน้ำโดยเป็นฐานผลิตซึ่งต้องเตรียมตัวในด้านองค์ความรู้ของบุคลากรในสายการผลิตและซ่อมบำรุงซึ่งไม่สามารถนำหลักเกณฑ์และมาตรฐานของแบตเตอรี่ Lithium-ion มาใช้ทั้งหมด รวมถึงความเป็นไปได้ในการเป็นศูนย์กลางหรือ Hub ของการรีไซเคิลแบตเตอรี่ ซึ่งในปัจจุบันยังไม่เป็นที่แพร่หลายและวิธีการรีไซเคิลสำหรับแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนก็มีวิธีการเฉพาะทางและความยุ่งยากในการจัดการขยะเคมีต่าง ๆ และการรีไซเคิลSolid State ยังอยู่ในการพัฒนาและมีราคาสูงกว่า Lithium-ion สำหรับในแง่หนึ่งก็ดูเหมือนเป็นอุปสรรคและในมุมหนึ่งก็เป็นโอกาสทองที่จะทำให้สร้างความเชื่อมั่นให้กับต่างชาติมาลงทุนในไทย หากประเทศไทยพิสูจน์ว่าเรามีความสามารถในการจัดการแบตเตอรี่เสื่อมสภาพอย่างปลอดภัยและเป็นระบบ ซึ่งในอนาคตอาจเป็นปัญหาใหญ่ระดับโลกหากแบตเตอรี่ที่เสื่อมสภาพไม่มีที่รองรับให้กับมัน ซึ่งตอนถัดไปเราจะไปสำรวจโลก หลังความตายหลังแบตเตอรี่เสื่อมสภาพแล้ว เพราะฉะนั้นสำหรับคำถามตอนต้นที่ว่า Solid State Battery เป็นความหวังใหม่ของรถไฟฟ้าในอนาคตจริงหรือไม่ คงต้องตอบว่าจริง ถ้าสามารถออกแบบและควบคุมการผลิตให้มีราคาที่เข้าถึงได้และมีความน่าเชื่อถือในการใช้งานในระยะยาว
