เรี่องของเทคโนโลยียานยนต์ที่คนจะให้ความสนใจในเรื่องของแบตเตอรี่ ที่เป็นหัวใจหลักของรถยนต์ไฟฟ้า
เนื่องจากความสามารถการวิ่งของรถยนต์ไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับขนาดของแบตเตอรี่ แต่ระยะทางวิ่งยังมีข้อจำกัด
ทำให้หลายคนเลือกที่จะรอให้เทคโนโลยีของแบตเตอรี่มีความเสถียรเพิ่มขึ้น
แบตเตอรี่เป็นสิ่งสำคัญในการกำหนดระยะทางการวิ่งของรถยนต์ไฟฟ้า และแสดงถึงเรื่องของสมรรถนะ
โดยแบตเตอรี่จะต้องมีคุณภาพที่ดี น้ำหนักเบา และสามารถจุพลังงานไฟฟ้าปริมาณมาก จะทำให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถวิ่งได้แรงมากยิ่งขึ้น เปรียบเสมือนกับคนที่เล่นพวกรถทามิย่ามาที่ตัวรถจะมีความแรงมากขึ้น
จากการเปลี่ยนถ่านใหม่
สิ่งสุดท้ายที่หลายคนให้ความสนใจมากที่สุด คือ เรื่องของราคาแบตเตอรี่ ซึ่งราคาของแบตเตอรี่เป็นต้นทุน
ครึ่งหนึ่งของราคารถยนต์ไฟฟ้า
ดังนั้นหลายคนจึงพูดถึงเทคโนโลยีที่จะสามารถทำแบตเตอรี่ออกมา ทำให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถวิ่งในระยะทางประมาณ 500-600 km เทียบเท่ากับรถยนต์น้ำมัน รวมทั้งราคาของรถยนต์ไฟฟ้าจะต้องสามารถเข้าถึงได้เหมือนกับรถยนต์น้ำมัน จะช่วยสร้างความมั่นใจให้คนมีความกล้าหันมาใช้รถยนต์ไฟฟ้ามากขึ้น
นิยามของแบตเตอรี่
แบตเตอรี่ คือ แหล่งเก็บกักพลังงานที่เป็นไฟฟ้า ซึ่งด้านในจะเป็นปฏิกิริยาเคมีที่มีขั้วบวก ขั้วลบ แคโทด แอโนด และสารอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นตัวนำประจุไฟฟ้า ซึ่งจะทำหน้าที่ผลิตพลังงานไฟฟ้าจากปฏิกิริยาเคมี
รวมทั้งแบตเตอรี่ที่ใช้ในยานยนต์ไฟฟ้าจะเป็นแบตเตอรี่เรียกว่า Rechargeable คือ แบตเตอรี่สามารถ
ทำการชาร์จซ้ำโดยอัดประจุไฟฟ้าเข้าไป และจะทำปฏิกิริยาย้อนกลับ เมื่อมีการใช้งาน ตัวแบตเตอรี่จะทำปฏิกิริยาเคมี เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าออกมา
ความสามารถการวิ่งของรถยนต์ไฟฟ้าจากแบตเตอรี่
ทาง Toyota มีการเตรียมจะทำรถยนต์ไฟฟ้าออกมา โดยมีท่าไม้ตาย คือ แบตเตอรี่ Solid State
โดยทาง Toyota จะเริ่มทำแบตเตอรี่ที่รถยนต์ไฟฟ้าจะสามารถวิ่งได้ไม่น้อยกว่า 1,000 km ต่อ 1 การชาร์จ
ที่จะเริ่มใช้ในปี 2027 ที่บางคนมีความเห็นว่ารถยนต์ไฟฟ้าที่สามารถวิ่งได้ในระยะทาง 500 – 600 km เพียงพอแล้ว
ซึ่งจะตรงกับงานวิจัยจากต่างประเทศ ณ ปัจจุบัน แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้เป็นส่วนใหญ่และกว้างขวางที่สุด คือ แบตเตอรี่ตระกูลลิเธียม
ปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมมีความจุพลังงาน หรือ Energy Density จะอยู่ที่ประมาณ 230 – 300 Wh/kg.
ส่งผลให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถวิ่งได้ในระยะทางไกลถึง 300- 500 kmกว่า ๆ
ส่วน Solid State สามารถจุพลังงานได้เพียงแค่ 240 Wh/kg.
ในอนาคตเทคโนโลยีของแบตเตอรี่จะเพิ่มความจุพลังงานมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะแบตเตอรี่ลิเธียม
ในปี 2025 เป็นต้นไป แบตเตอรี่จะสามารถจุพลังงานได้ตั้งแต่ 250 – 330 Wh/kg. และปี 2030 จะสามารจุพลังงานอยู่ที่ 310 – 350 Wh/kg.
หมายความว่ารถยนต์ไฟฟ้าจะสามารถวิ่งได้ในระยะทางไกลมากยิ่งขึ้น โดยแบตเตอรี่ขนาดเท่าเดิม
ซึ่งแบตเตอรี่ลิเธียมมีโอกาสที่จะเกิดขึ้นเป็นไปได้ใน 2-3 ปีข้างหน้า
ส่วน Solid State คาดว่าจะเริ่มมีการใช้งานจริงตั้งแต่ปี 2026 เป็นต้นไป โดย Solid State จากเดิม
ที่ความจุพลังงานอยู่ที่ 240 Wh/kg. แต่ในปี 2026 ความจุพลังงานจะเพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดดเป็น 440 Wh/kg.
ดังนั้นแบตเตอรี่จะมีขนาดเท่าเดิม แต่สามารถจุพลังงานเพิ่มมากขึ้น ทำให้รถยนต์ไฟฟ้าอาจจะสามารถวิ่งได้
ในระยะทางไกลถึง 1,000 km ต่อ 1 การชาร์จ
ซึ่งจะตรงกับโครงการของ Toyota ที่ได้กล่าวไว้ จากงานวิจัยที่บอกว่ามีหลายค่ายพยายามหันมาทุ่มงบวิจัย
ในการพัฒนาแบตเตอรี่ ทางค่ายรถยนต์ไฟฟ้าจากยุโรปไม่มีเทคโนโลยีแบตเตอรี่เป็นของตัวเอง จะต้องนำเข้าเข้ามา
เพราะฉะนั้นเมื่อมีการพัฒนาและทำการผลิตแบตเตอรี่ จะต้องเป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่ของตัวเอง
เนื่องจากผู้ที่สามารถกุมเรื่องของแบตเตอรี่ จะกลายเป็นผู้นำเทคโนโลยียานยนต์ไฟฟ้าในอนาคต
เรื่องราวการใช้แบตเตอรี่
เทคโนโลยีแบตเตอรี่มีการใช้งานมาแล้วร่วม 200 กว่าปี ซึ่งแบตเตอรี่ที่เกิดขึ้นครั้งแรกบนโลก จะเป็นเทคโนโลยี Lead Acid หรือ ตะกั่วกรด ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงประมาณยุคปลายปี 1890 – 1920
ในช่วงเวลานั้นรถยนต์ไฟฟ้าเกิดขึ้นมาเรียบร้อยแล้ว และมีการใช้แบตเตอรี่ตะกั่วกรด โดยมีความจุพลังงาน
อยู่ที่ 30 -40 Wh/kg.
รถยนต์ไฟฟ้าจะสามารถวิ่งได้ในระยะทางประมาณ 40 km ต่อ 1 การชาร์จ ซึ่งเพียงพอต่อการใช้งาน
เมื่อประมาณ 200 ปีที่แล้ว จากความเจริญจะอยู่เพียงแค่ในพื้นที่เมืองหลวง ตามการลงทุนสายส่งไฟฟ้า
และ ณ ช่วงเวลานั้นรถยนต์น้ำมันไม่ได้รับความนิยม
ต่อมาในช่วงยุคหลังปี 1920 ที่ความเจริญเริ่มขยายออกมานอกเมืองตามชนบทมากขึ้น ซึ่งการทำเรื่องของ
เสาส่งไฟฟ้าตามสถานที่ต่าง ๆ ตู้ชาร์จ และสถานีชาร์จ จะต้องใช้เงินลงทุนจำนวนค่อนข้างมาก
เมื่อเปรียบเทียบกับสถานีปั๊มน้ำมันที่เริ่มขุดพบเจอแหล่งน้ำมัน ประกอบกับทางนายเฮนรี ฟอร์ด มีการพัฒนา
ตัวรถยนต์น้ำมัน ทำให้รถมีราคาถูกที่คนสามารถเข้าถึงได้
จากข้อจำกัดที่ต้องการเพิ่มเทคโนโลยีแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้า เพื่อให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถวิ่งได้
ในระยะทางที่ไกลมากขึ้น จะต้องใช้เงินจำนวนมาก สุดท้ายไม่สามารถสู้กับรถยนต์น้ำมัน ทำให้รถยนต์น้ำมันเฟื่องฟู
หลังจากนั้นเป็นต้นมา
ในปี 1990 เป็นช่วงที่ 2 ที่เริ่มนำแบตเตอรี่มาใช้ในยานยนต์ ทางประเทศสหรัฐอเมริกาเริ่มตระหนัก
เรื่องของปัญหามลพิษและพยายามหาหนทางแก้ไข จึงมีการใช้เทคโนโลยีไฟฟ้า รวมทั้งมีการพัฒนาแบตเตอรี่
ให้มีความจุพลังงานเพิ่มมากขึ้น คือ แบตเตอรี่ประเภท Nickel Metal Hydride (NiMH) โดยมีความจุพลังงานอยู่ที่
60 -80 Wh/kg.
รถยนต์ไฟฟ้าและมือถือในยุคนั้นจะใช้แบตเตอรี่ NiMH ซึ่งต่อมามีการพัฒนาเป็นรถยนต์ไฟฟ้าแบบ
เต็มรูปแบบ โดยทาง GM มีการทำรถยนต์ไฟฟ้า เรียกว่า General Motors EV1 สามารถวิ่งได้ในระยะทางอยู่ที่
160 -200 km /1 การชาร์จ
ต่อมาจะเข้าสู่ยุคที่ 3 ซึ่งเป็นยุคของแบตเตอรี่ Lithium – Ion ที่มีความจุพลังงานอยู่ที่ 150 -250 Wh/kg
โดยมีการนำมาใช้ในกลุ่มพวก IT และสินค้า Gadget คือ มือถือ ซึ่งประสบความสำเร็จอย่างมาก
และเป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยพัฒนาสมาร์ทโฟนในปัจจุบัน ที่ความสามารถการทำงานของสมาร์ทโฟนทำได้
เทียบเท่ากับคอมพิวเตอร์ และแล็ปท็อป รวมทั้งโน๊ตบุ๊คมีการใช้แบตเตอรี่ Lithium – Ion
หลังจากนั้นในช่วงปี 2000 จากการพัฒนา Lithium – Ion เกิดขึ้นมา จึงเริ่มมีการพลิกนำมาใช้กับกลุ่มรถยนต์ เป็นการทำยานยนต์ไฟฟ้าแบบ 100% ซึ่งผู้ที่ริเริ่มอย่างเป็นรูปธรรม คือ Tesla ที่ก่อตั้งเมื่อปี 2003 โดยเข้าซื้อกิจการโรงงานของ Toyota ที่รัฐแคลิฟอร์เนีย เมืองฟรีมอนท์
ทาง Tesla ทำรถยนต์ไฟฟ้าโดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียม-แมงกานีส-โคบอลท์-ออกไซด์ (NMC) หรือ
ลิเธียมเทอร์นารี ซึ่งจะเป็นแบตเตอรี่ของ Panasonic
มีการขายรถยนต์ไฟฟ้าคันแรกออกมา คือ Tesla Model S ที่เปิดในปี 2012 โดยมีการนำแบตเตอรี่มาแพ็คขนาดใหญ่ มีความจุพลังงานอยู่ที่ 60 -100 Wh/kg. สามารถวิ่งได้ในระยะทางอยู่ที่ 428 km ต่อ 1 การชาร์จ
นับเป็นครั้งแรกที่มีการนำแบตเตอรี่มาใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าแบบ 100%
การพัฒนาสูตรของแบตเตอรี่ NMC
1. NMC 111
มีการนำมาใช้ในช่วงแรก โดยคิดเป็นสัดส่วน คือ นิกเกิล 1 แมงกานีส 1 และโคบอล 1 มีความจุพลังงานอยู่ที่ 150 -180 Wh/kg.
2. NMC 532
ต่อมามีการพัฒนา โดยคิดเป็นสัดส่วน คือ นิกเกิล 5 แมงกานีส 3 และโคบอล 2 มีความจุพลังงานเพิ่มขึ้นอยู่ที่ 180 – 220 Wh/kg.
3. NMC 622
จะมีการเพิ่มสัดส่วนของนิกเกิล คือ นิกเกิล 6 แมงกานีส 2 และโคบอล 2 มีความจุพลังงานตั้งแต่
200 – 240 Wh/kg.
4. NMC 811
เป็นสูตรล่าสุดที่คิดเป็นสัดส่วน คือ นิกเกิล 8 แมงกานีส 1 และโคบอล 1 ซึ่งโคบอลเป็นสารที่เป็นพิษและหายาก จึงมีการลดสัดส่วนลง สูตรนี้สามารถจุพลังงานเกิน 220 Wh/kg. ที่ค่าจะเข้าใกล้ 250 Wh/kg. และน่าจะเป็นเทคโนโลยีลิเธียมแบบ NMC ที่มีการจุพลังงานมากที่สุด
นอกเหนือจากเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียม NMC หรือ Ternary จะมีค่ายรถยนต์ไฟฟ้ายักษ์ใหญ่อันดับที่ 2
ของโลกจากประเทศจีน คือ BYD ที่มีการผลิตแบตเตอรี่และมีเทคโนโลยีเป็นของตัวเอง คือ Blade Battery
จะเน้นพัฒนาเป็นแบตเตอรี่ Lithium iron phosphate (LFP)
แบตเตอรี่ลิเธียม NMC จะใช้แร่หายากที่ประเทศจีนมีจำนวนน้อย จึงหันมาเน้นการพัฒนาที่เป็นไอออนฟอสเฟต กลายเป็น Lithium iron phosphate (LFP) ขึ้นมา ส่วนความจุพลังงานจะน้อยกว่าลิเธียม NMC ค่อนข้างมาก
โดยจะอยู่ที่ 100 – 140 Wh/kg ช่วงการพัฒนาจะอยู่ที่ประมาณปี 2010
อย่างที่ทราบว่า BYD มีการพัฒนารถยนต์พลังงานใหม่ คือ Plug-in Hybrid หรือเรียกว่า Dual Mode
เป็นโหมดน้ำมันไฮบริดที่ใช้ร่วมกับไฟฟ้า
จนมาถึงยุคที่ BYD ทำรถยนต์ไฟฟ้า 100% คันแรก คือ BYD e6 เป็นรถยนต์ไฟฟ้าที่ขายส่งออก
และมีการนำรถมาใช้งานเป็นแท็กซี่รีมูซีนที่ประเทศไทย
และมีการยืนยันว่า Lithium iron phosphate (LFP) มีความปลอดภัยมากกว่าลิเธียม NMC
ถึงแม้ว่าความจุพลังงานจะน้อยกว่า แต่จากการดีไซน์ Know-How ที่ออกแบบเป็นใบมีด
ทำให้ LEP สามารถกระจายความร้อนได้ดีและมีความปลอดภัยค่อนข้างมาก จนกลายมาเป็นจุดขายของ
รถยนต์ไฟฟ้า BYD ถึงปัจจุบัน
ความจุพลังงานของแบตเตอรี่ในปี 2023
1. BYD
มีเทคโนโลยีแบตเตอรี่ Lithium iron phosphate (LFP) หรือ Blade Battery สามารถจุพลังงานอยู่ที่
165 Wh/kg. ซึ่งมีการนำมาใช้กับ BYD Seal รุ่นปัจจุบันที่เป็น e-Platform 3.0
2. Tesla
จะเป็นแบตเตอรี่ 4680 ที่เป็นลิเธียม NMC มีความจุพลังงานอยู่ที่ 244 – 290 Wh/kg.
3. CATL
ผู้ผลิตแบตเตอรี่เบอร์หนึ่งของโลกที่มีการทำแบตเตอรี่ทุกแบบ เนื่องจากลิเธียมมีหลายชนิด โดยมีการทำ
แบตเตอรี่ Lithium iron phosphate ขายให้กับค่ายรถจากประเทศจีน ส่วนแบตเตอรี่ลิเธียม NMC จะขายให้กับ
รถที่มีสมรรถนะระดับสูง
แบตเตอรี่ Lithium iron phosphate (LFP)
มีความจุพลังงานอยู่ที่ 160 Wh/kg.
แบตเตอรี่ลิเธียม NMC มีความจุพลังงานอยู่ที่
255 Wh/kg.
CATL ในฐานะผู้ผลิตแบตเตอรี่เบอร์ 1 ของโลก ทำการประกาศเปิดตัวเทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่ ไม่ว่าจะเป็น M3P คือ LFP + Manganese โดยจะเป็น LFP ที่มีการเพิ่มสารแมงกานีสเข้ามา ส่งผลให้ความจุพลังงานเพิ่มมากขึ้นจาก 160 Wh/kg. เป็น 210 – 230 Wh/kg. โดยจะมีการนำมาใช้ในปี 2024
รวมทั้งมีแบตเตอรี่ที่เป็น High Energy ที่สามารถทำการชาร์จได้อย่างรวดเร็ว คือ ShenXing Battery
ที่ใช้เวลาในการชาร์จเพียง 10 นาที สามารถวิ่งได้ในระยะทาง 400 km จะเริ่มปล่อยตั้งแต่ปี 2024 เป็นต้นไป
นอกเหนือจาก ShenXing Battery ที่ใช้เวลาในการชาร์จเร็ว 4 เท่า หรือ 4C
CATL มีการเปิดตัว Condensed Battery ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ที่นำมาใช้กับเครื่องบินไฟฟ้าหรือกลุ่มแอร์คลาส เพราะว่าแบตเตอรี่สามารถจุพลังงานมีความหนาแน่นอยู่ที่ 500 Wh/kg. คาดว่าจะมีการนำมาใช้ภายในปี หรือ 2 ปี
ทาง CATL มี Road Map ในการพัฒนาแบตเตอรี่อย่างชัดเจน จากการมีทรัพยากรและบุคลากรที่มี
ความสามารถและความเชี่ยวชาญมาทำงานเป็นจำนวนมาก เพียงแต่ว่าทาง CATL จะปล่อยเทคโนโลยีออกมา
ตามวิวัฒนาการ
Road Map ของ CATL
จะเห็นได้ว่าประมาณปี 2024 จะเริ่มค่อย ๆ ปล่อยแบตเตอรี่ Solid State ที่มีความจุพลังงานอยู่ที่
350 -500 Wh/kg. หมายความว่าตั้งแต่ปี 2025 เป็นต้นไป มีความเป็นไปได้ที่จะเห็นรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้
แบตเตอรี่ของ CATL สามารถชาร์จและวิ่งได้ในระยะทาง 800 km ต่อ 1 การชาร์จ
และในปี 2029 หรือประมาณปี 2030 นอกเหนือจากการใช้แบตเตอรี่ Solid State จะมีแบตเตอรี่ เรียกว่า ลิเธียม-แอร์ หรือ ลิเธียม-ออกซิเจน ที่มีความล้ำหน้ามากกว่า ซึ่งแบตเตอรี่ Solid State เป็นการนำตระกูลลิเธียม
ที่มีการทำอิเล็กโทรไลต์ให้เป็นของแข็ง
แต่แบตเตอรี่ลิเธียม-แอร์ จะใช้เป็นแบตเตอรี่ตระกูลลิเธียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจน คือ มีการใช้ขั้วหนึ่งจะเป็นออกซิเจน ส่วนอีกขั้วนหนึ่งจะเป็นลิเธียม โดยอิเล็กโทรไลต์จะเป็นลิเธียมออกไซด์ที่สามารถกักเก็บพลังงานมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมถึง 5 -15 เท่า หรือมีความจุพลังงานอยู่ที่ประมาณ 800 – 1,000 Wh/kg. ประกอบกับทุกรอบ
การชาร์จพันรอบ แบตเตอรี่จะเสื่อมลงเพียงแค่ประมาณ 5% เท่านั้น แสดงถึงการวิวัฒนาการของแบตเตอรี่
ในอนาคตที่จะมีความก้าวหน้ามากขึ้น
สรุป ในอีก 3 ปีข้างหน้า ความเป็นไปได้ที่รถยนต์ไฟฟ้าจะสามารถวิ่งในระยะทางเกิน 800 km จะสามารถทำได้อย่างแน่นอน ตามการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่มีความรวดเร็ว จะเห็นว่าปัจจุบันยุคของแบตเตอรี่ลิเธียม
และมีการนำลิเธียมมาปรับปรุงเพื่อเพิ่มคุณภาพ
หลายค่ายไม่ว่าจะเป็นค่ายรถหันมาลงทุนการพัฒนาในเรื่องของเทคโนโลยีแบตเตอรี่เป็นของตัวเอง
แม้กระทั่งผู้ผลิตแบตเตอรี่รายใหญ่ คือ CATL ที่มีการทำ Road Map ออกมา ซึ่งต้นทุนของแบตเตอรี่จะถูกลง
จากเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่มีการใช้ลิเธียมขนาดเท่าเดิม แต่สามารถจุพลังงานเพิ่มมากขึ้น โดยสามารถจุพลังงาน
1 Wh/kg. ที่ราคา ณ ปัจจุบันจะอยู่ที่ 100 เหรียญ แต่ในอนาคตราคาจะถูกลงกว่าอย่างแน่นอน
นอกจากนี้ เมื่อหลายค่ายที่เข้ามาทุ่มเรื่องของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ จะต้องทำการผลิตแบตเตอรี่ในปริมาณมากจะส่งผลให้ราคาของแบตเตอรี่ลดลงอย่างแน่นอน เพราะต้นทุนต่อชิ้นจะถูกลง จึงเป็นเรื่องที่มีความน่าสนใจ
ที่รถยนต์ไฟฟ้าในอีก 3 ปีข้างหน้า จะสามารถวิ่งได้ในระยะทางไกลถึง 800 km อย่างแน่นอน
และนี้คือเรื่องราวการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่จะสร้างความเป็นไปได้ ทำให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถวิ่งได้ในระยะทางไกล 800 km ซึ่งคุณสามารถดูได้จากคลิปด้านล่าง ถ้าหากคุณชอบคลิปนี้ขอฝาก กด LIKE กด SHARE
กด SUBSCRIBE ที่ช่องของพวกเราด้วยนะครับ
