สำรวจแนวรบ แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า Solid-State ค่ายไหนจะเข้าวินก่อน

ถ้าพูดถึงรถยนต์ไฟฟ้า หนีไม่พ้นที่จะต้องพูดถึงส่วนประกอบสำคัญที่สุดของรถคือ “แบตเตอรี่” ที่ถือเป็นชิ้นส่วนที่มูลค่าสูงอย่างน้อยก็ 40% ของต้นทุนการผลิตรถโดยรวม พอไปดูภาพรวมทั้งอุตสาหกรรมผลิตแบตเตอรี่ EV มาร์เก็ตแชร์ตลาดตอนนี้เป็นบริษัทแบตเตอรี่ของจีนมากสุด มีสัดส่วนมากถึง 70% ของการผลิตทั่วโลก

โดยจีนได้เปรียบด้านแร่ธาตุวัตถุดิบที่ใช้เป็นส่วนประกอบการการผลิต อย่างลิเธียม โคบอลต์ แมงกานีส กราไฟท์ และนิกเกิล ขณะที่บริษัทในยุโรปและอเมริกาหลายแห่งยังต้องพึ่งพาซัพพลายเหล่านี้จากจีน

อย่างไรก็ตาม ตัวพลิกเกมสำคัญที่บรรดาค่ายรถกำลังตั้งหน้าตั้งตาแข่งขันกัน คือ เทคโนโลยีแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าแบบ “โซลิดสเตต” (Solid-State) ที่ว่ากันว่าจะเป็นตัวพลิกเกมรถ EV เพราะวันนี้ถ้าไปถามคนที่ยังไม่เลือกใช้รถ EV นอกจากเหตุผลเรื่อง ความพร้อมของสถานีชาร์จอีกจำนวนมากยังกังวลเรื่อง แบตเตอรี่ ผู้ซื้อรถยนต์ที่ลังเลจำนวนมากเห็นว่า แบตเตอรี่ยังมีราคาแพง มีน้ำหนักมากเกินไป ใช้เวลาชาร์จนานเกินไป และนวัตกรรมแบตเตอรี่ยังไม่นิ่ง ยังพัฒนาได้อีกจึงไม่อยากซื้อรถ EV ตอนนี้ อยากรอดูไปก่อนสักพัก ที่ว่ามาคือเหตุผลหลักๆที่มักได้ยิน

ตอนนี้บริษัทรถยนต์ต่าง ๆ ไม่ว่าจะในเอเชีย จีน ยุโรป อเมริกา ต่างก็เร่งแข่งขันกันศึกษาวิจัยเกี่ยวกับแบตเตอรี่โซลิดสเตต มีทั้งตั้งออกมาเป็นหน่วยงานแยกขึ้นมาเฉพาะในองค์กร บ้างก็ใช้วิธีไปพาร์ทเนอร์กับบริษัทผลิตแบตเตอรี่ระดับโลก ไปจนถึงให้ทุนวิจัยและพัฒนากับบริษัทสตาร์ทอัพ

นั่นก็เพราะแบตเตอรี่โซลิดสเตต ถูกพูดถึงว่าจะเป็นเทคโนโลยีที่จะทำให้อุตสาหกรรมรถ EV เติบโตไปทั้งโลก เพราะจะได้แบตเตอรี่รถ EV ที่มีขนาดเล็กลง มีน้ำหนักเบาขึ้น เวลาในการชาร์จที่รวดเร็ว ใช้เวลาชาร์จไม่ถึง 10 นาที แต่รถสามารถวิ่งได้มากกว่า 1,200 กิโลเมตร มากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ถึง 2.4 เท่าตัว ซึ่งลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่ชนิดดั้งเดิมที่ใช้กันแพร่หลายในปัจจุบัน

อีกจุดขายสำคัญ คือ ทุกคนพูดเป็นเสียงเดียวกันว่าแบตเตอรี่โซลิดสเตตปลอดภัยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โดยเฉพาะโอกาสที่จะเกิดอุบัติเหตุติดไฟนั้นต่ำมาก

ความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่โซลิดสเตต และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าตอนนี้ คือส่วนประกอบที่เรียกว่า อิเล็กโทรไลต์

ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อิเล็กทรอไลต์จะเป็นของเหลวข้น ส่วนในแบตเตอรี่โซลิดสเตต อิเล็กโทรไลต์จะเป็นของแข็ง ซึ่งความแตกต่างนี้ ทำให้เชื่อกันว่าแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตมีความปลอดภัยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไออน เพราะหากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเกิดแตกหรือกระแทกจากอุบัติเหตุ อิเล็กโทรไลต์เหลวทั้งสองด้านของแบตเตอรี่อาจไหลซึมหากัน และถ้าควบคุมไม่ได้ก็อาจทำให้เกิดติดไฟได้ ขณะที่แบตเตอรี่โซลิดสเตตเป็นอิเล็กทรอไลต์แบบแข็งทำให้โอกาสติดไฟต่ำนั่นเอง

ตอนนี้กระแสรถ EV เริ่มจุดติดมากขึ้น เลยมีเดิมพันและความท้าทายในการเร่งพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่รถไฟฟ้าขั้นสูงจากบริษัทผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ของโลกหลายแห่ง รวมทั้งกลุ่มบริษัทสตาร์ทอัพที่บริษัทผู้ผลิตรถยนต์ลงทุน ซึ่งแต่ละแห่งก็ศึกษาส่วนผสมทางเคมีที่แตกต่างกัน

แต่ตอนนี้มีรายงานว่าบริษัทเหล่านี้ยังไม่ได้มีเทคโนโลยีที่เหนือกว่ากันอย่างชัดเจน

เราลองไปสำรวจแนวรบเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตว่าตอนนี้เป็นอย่างไรกันบ้าง

ค่ายรถญี่ปุ่นอย่าง Toyota ที่ช้าในการขยับเรื่องรถไฟฟ้า แต่ก็ไม่ตกขบวนเรื่องแบตเตอรี่รถไฟฟ้า เพราะประกาศเดินหน้าทดสอบและวิจัยแบตเตอรี่โซลิดสเตตเพื่อติดตั้งในรถยนต์ไฟฟ้าของค่ายให้ได้ทันภายในปี 2570-2571 เช่นเดียวกับ Nissan และ Honda ที่ประกาศว่าจะนำมาใช้งานจริงได้ในปีไล่เลี่ยกัน ถ้าค่ายรถญี่ปุ่นทำสำเร็จได้ในระดับผลิตใช้เชิงพาณิชย์ก็อาจพลิกเกมให้อุตสาหกรรมรถ EV ญี่ปุ่นที่ดูเชื่องช้าได้

บริษัท Quantumscape บริษัทแบตเตอรี่โซลิดสเตท ที่มี Volkswagen ถือหุ้นใหญ่ระบุว่า ตอนนี้การพัฒนาแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตท ได้ทดลองใช้ของเหลวบางชนิดมาผสม จากการทดสอบสามารถชาร์จได้เร็วกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไป ทั้งยังช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการผลิตได้อย่างมาก

แต่ก็จะมากับราคาที่แพงขึ้นไปอีก ส่วนราคาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะลดลงบ้างหรือไม่ ก็ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบลิเธียมว่ามีการพบ และเข้าถึงแหล่งที่มามากขึ้น แต่ถ้าเทียบกับแบตเตอรี่แบบอื่นแล้ว แบตเตอรี่โซลิดสเตตนั้นมีราคาสูงกว่า

อีกหนึ่งบริษัทพัฒนาแบตเตอรี่ Factorial ที่มีบริษัทรถยนต์ยักษ์ใหญ่มาลงทุนด้วย คือ กลุ่ม Mercedes และกลุ่ม Stellantis บริษัทแม่ของแบรนด์ Jeep, Maserati, Fiat, Alfa Romeo, Peugeot ระบุว่าเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตของพวกเขาใช้ลิเธีียมเป็นส่วนผสมน้อยลงกว่าแบตเตอรี่แบบเดิม ซึ่งอาจช่วยลดต้นทุนได้ ขณะเดียวกันกลุ่ม Mercedes ก็ยังกระจายการลงทุนไปที่อื่นเพิ่มเติมอีก โดยลงนามความร่วมมือกับบริษัท Prologium ผู้พัฒนาและผู้ผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตในไต้หวัน

ส่วนบริษัทแบตเตอรี่อื่น ๆ หลายแห่งกำลังทำงานอยู่บนฐานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เพื่อปรับปรุงตัวอิเล็กโทรไลต์เหลวแบบเดิม เช่นบริษัท OneD Battery Sciences ซึ่งบริษัทรถยนต์ GM ได้ลงทุนไว้ โดยมีจุดประสงค์คือปรับปรุงประสิทธิภาพให้เทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่มีอยู่ดีขึ้นด้วยต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ โดยพวกเขาเรียกเทคโนโลยีของตัวเองว่า OneD ช่วยให้กระบวนการผลิตยังคงเหมือนเดิม แต่จะมีการปรับปรุงประสิทธิภาพเพื่อลดปัญหาและค่าใช้จ่ายให้ผู้ผลิตรถยนต์

นอกจากนี้ยังมีบริษัทที่กำลังพัฒนาแบตเตอรี่ “กึ่งโซลิดสเตต” ที่รวมชิ้นส่วนของแบตเตอรี่แต่ละประเภทเข้าด้วยกัน โดยใช้ฟังก์ชั่นที่เป็นประโยชน์บางอย่างในโซลิดสเตต แต่ก็ยังอิงการออกแบบที่ใช้ของเหลวแบบในลิเธียมไอออนด้วย

มาดูที่ Tesla แม้จะไม่ได้อยู่ในระดับแนวหน้าในการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตต แต่ก็มีการยื่นจดสิทธิบัตรหลายฉบับที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีโซลิดสเตต

อย่างไรก็ตาม ‘อีลอน มัสก์’ เคยบอกว่ายังมีคำถามเกี่ยวกับอายุการใช้งานของแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตที่ไม่ยาวนาน และเห็นว่าแบตเตอรี่ชนิดนี้อาจไม่พร้อมสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ไปอีกอย่างน้อยราว 10 ปี

ค่ายรถใหญ่ของจีน Guangzhou Automobile Group หรือ GAC Group วางแผนว่าจะผลิตรถยนต์ไฟฟ้าด้วยแบตเตอรี่โซลิดสเตตที่พัฒนาขึ้นเองได้ภายในปี 2569 นอกจากนี้บริษัทยังทดลองพัฒนาแบตเตอรี่ใหม่หลายประเภท

ส่วน Changan Automobile ก็กระโดดเข้าแข่งขันสนามแบตเตอรี่โซลิดสเตตเช่นกัน ด้วยการลงทุน 1 หมื่นล้านหยวน เพิ่มพนักงานด้านการวิจัยและพัฒนาจาก 1,200 คน เป็น 3,000 คน ศึกษาและพัฒนาแบตเตอรี่ประเภทใหม่อื่น ๆ นอกจากโซลิดสเตต และวางแผนจำหน่ายแบตเตอรี่โซลิดเสตตรุ่นแรกภายในปี 2570

ฟากแบรนด์ SAIC เพิ่มการลงทุนในธุรกิจสตาร์ทอัพแบตเตอรี่ Qingtao ตั้งเป้าขายรถไฟฟ้าพร้อมแบตเตอรี่โซลิดเสตตในปี 2568

BYD ผู้ผลิตแบตเตอรี่รายใหญ่อันดับสองของโลกตอนนี้ก็ประกาศว่าอยู่ระหว่างพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตด้วยเช่นกัน

ปิดท้ายที่ CATL บริษัทผู้พัฒนาและผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรายใหญ่สุดในโลก ตอนนี้ได้พัฒนาแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์แบบใหม่ขึ้นมา คือ แบตเตอรี่สสารควบแน่น ที่นำอิเล็กโทรไลต์มาควบแน่น

นักวิเคราะห์ต่างประเทศ ให้ความเห็นว่า เป็นไปได้หรือไม่ว่าท้ายที่สุดแล้วในอนาคต อาจจะยังไม่ได้มีเทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบใดแบบหนึ่งโดยเฉพาะที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าทุกคันเหมือนกันทั้งโลก

แต่ประเภทของแบตเตอรี่จะใช้ตามรถยนต์รุ่นต่าง ๆ หรือประเภทต่าง ๆ รวมทั้งตลาดเฉพาะของแต่ละรุ่นที่ไปจำหน่าย นึกภาพคือคล้ายกับวิธีที่ผู้ผลิตรถยนต์ใช้เครื่องยนต์ที่แตกต่างกันในรถรุ่นต่างๆนั่นเอง แม้อันที่จริงบริษัทผู้ผลิตรถยนต์มีความหวังว่าจะได้เทคโนโลยีแบตเตอรี่แห่งอนาคตที่สามารถใช้ได้กับรถทุกประเภทเพื่อลดต้นทุน

ตอนนี้เทคโนโลยีพัฒนาแบตเตอรี่ EV โดยเฉพาะโซลิดสเตตยังอยู่ในช่วงขับเคี่ยวว่าค่ายรถไหนจะถึงเส้นชัยก่อน ชัยชนะที่ว่านี้คือใครจะสามารถออกแบบการชาร์จได้เร็วที่สุด เสถียรที่สุด และสามารถผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตใช้เชิงพาณิชย์ได้จริงแบบคราวละมาก ๆ เป็น Mass Product ได้ เพราะตอนนี้ต้นทุนการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตยังสูง และความยากในการขยายขนาดกำลังการผลิตที่คาดกันว่ายังต้องใช้เวลาอีกหลายปี