แบตฯ ไม่บวม ไม่บึ้ม! รู้จัก ‘Solid-State’ เทคโนโลยีเปลี่ยนโลก EV ปี 2027

เทคโนโลยีแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า (EV) กำลังจะเกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญ ด้วยการมาถึงของแบตเตอรี่โซลิดสเตต (Solid-State Battery) ซึ่งเป็นนวัตกรรมที่คาดว่าจะเข้ามาแทนที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิม โดยนำเสนอทั้งความปลอดภัยที่สูงขึ้น ประสิทธิภาพการทำงานที่ดีกว่า และระยะทางการขับขี่ที่ไกลขึ้นอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

ประเด็นสำคัญของแบตเตอรี่โซลิดสเตต

• ความปลอดภัยสูงสุด: แบตเตอรี่โซลิดสเตตใช้อิเล็กโทรไลต์ (สารนำประจุ) ที่เป็นของแข็ง แทนที่ของเหลวไวไฟในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบดั้งเดิม ทำให้ขจัดความเสี่ยงเรื่องการรั่วไหล การลุกไหม้ หรือแบตเตอรี่บวมได้อย่างสิ้นเชิง
• ประสิทธิภาพเหนือชั้น: เทคโนโลยีนี้มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าเดิม 30-100% ทำให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถวิ่งได้ไกลขึ้นในขนาดแบตเตอรี่ที่เท่ากันหรือเล็กลง นอกจากนี้ยังรองรับการชาร์จเร็วที่อาจลดเวลาชาร์จให้เหลือเพียง 10 นาที
• น้ำหนักเบาและทนทาน: การที่ไม่ต้องมีส่วนประกอบของเหลวและระบบระบายความร้อนที่ซับซ้อน ทำให้ชุดแบตเตอรี่มีน้ำหนักเบาลง ซึ่งอาจลดน้ำหนักรวมของรถยนต์ได้ถึง 30% และมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าอย่างมีนัยสำคัญ
• กำหนดการผลิตเชิงพาณิชย์: ผู้ผลิตยานยนต์และแบตเตอรี่ชั้นนำระดับโลกหลายราย เช่น BYD, Toyota และ Nissan ตั้งเป้าหมายที่จะเริ่มการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตสำหรับรถยนต์ EV ในช่วงปี 2027-2028 ซึ่งบ่งชี้ว่าเทคโนโลยีนี้ใกล้ความเป็นจริงเข้ามาทุกที

แบตเตอรี่โซลิดสเตตคืออะไร? ก้าวต่อไปของยานยนต์ไฟฟ้า

เมื่อพูดถึงปัญหาของรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน หลายคนอาจนึกถึงระยะเวลาการชาร์จที่ยาวนาน ความกังวลเรื่องระยะทางวิ่ง และที่สำคัญที่สุดคือความปลอดภัยของแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม ปัญหาเหล่านี้กำลังจะถูกแก้ไขด้วยเทคโนโลยีเปลี่ยนโลกที่ชื่อว่า แบตฯ ไม่บวม ไม่บึ้ม! รู้จัก ‘Solid-State’ เทคโนโลยีเปลี่ยนโลก EV ปี 2027 ซึ่งเป็นการปฏิวัติโครงสร้างของแบตเตอรี่อย่างสิ้นเชิง โดยหัวใจสำคัญของแบตเตอรี่โซลิดสเตต (Solid-State Battery) คือการแทนที่อิเล็กโทรไลต์ชนิดของเหลวและแผ่นกั้น (Separator) ที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไปด้วยอิเล็กโทรไลต์ชนิดของแข็งหรือกึ่งของแข็ง

การเปลี่ยนแปลงทางสถาปัตยกรรมนี้ส่งผลให้แบตเตอรี่โซลิดสเตตมีคุณสมบัติที่โดดเด่นหลายประการ ไม่ว่าจะเป็นการไม่ติดไฟ ไม่รั่วซึม ทนทานต่ออุณหภูมิสูง และทนต่อการเจาะกระแทกได้ดีกว่าเดิม เทคโนโลยีนี้เข้ามาแก้ไขข้อจำกัดที่สำคัญของแบตเตอรี่ EV ในปัจจุบัน โดยกำจัดส่วนประกอบที่เป็นของเหลวไวไฟซึ่งเป็นต้นตอของความเสี่ยงด้านความปลอดภัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลต์ของแข็งประเภทซัลไฟด์ (Sulfide-based) ที่บริษัทอย่าง BYD กำลังพัฒนา มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม ให้ความปลอดภัยสูง และมีความหนาแน่นของพลังงานมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเหลวอย่างมีนัยสำคัญ ทั้งยังมีเสถียรภาพและอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าเดิม พร้อมรองรับการชาร์จที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

ประสิทธิภาพที่เหนือกว่า: ทำไมโซลิดสเตตถึงเป็น Game-Changer

แบตเตอรี่โซลิดสเตตมอบความได้เปรียบในการแข่งขันที่เหนือกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างชัดเจนในหลายมิติ ตั้งแต่ความหนาแน่นของพลังงานไปจนถึงความปลอดภัยและอายุการใช้งาน ซึ่งทั้งหมดนี้จะส่งผลโดยตรงต่อประสบการณ์การใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าในอนาคต

ความหนาแน่นพลังงานสูงกว่า

แบตเตอรี่โซลิดสเตตมีความหนาแน่นของพลังงานอยู่ในช่วง 300-500 Wh/kg ซึ่งหมายความว่าสามารถเก็บพลังงานได้มากขึ้นในขนาดและน้ำหนักที่เล็กลง ตัวเลขนี้แสดงถึงการเพิ่มขึ้นของระยะทางวิ่งประมาณ 30-100% เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ EV ที่ดีที่สุดในปัจจุบัน ทำให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถเดินทางได้ไกลขึ้นอย่างมีนัยสำคัญต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง

การชาร์จที่รวดเร็วดุจเติมน้ำมัน

ด้วยคุณสมบัติของอิเล็กโทรไลต์ของแข็งที่สามารถรองรับการไหลของกระแสไฟฟ้าได้สูงกว่า แบตเตอรี่โซลิดสเตตจึงมีศักยภาพในการชาร์จที่รวดเร็วอย่างยิ่ง โดยคาดการณ์ว่าอาจสามารถชาร์จจนเต็มได้ภายในเวลาเพียง 10 นาที ซึ่งจะช่วยลดเวลาในการชาร์จลงได้มากกว่าครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีปัจจุบัน และทำให้ประสบการณ์การใช้งานรถ EV ใกล้เคียงกับการเติมน้ำมันในรถยนต์สันดาป

ระยะทางวิ่งที่ไกลขึ้นอย่างก้าวกระโดด

ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่ารถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่โซลิดสเตตจะสามารถวิ่งได้ไกลถึง 497-620 ไมล์ (ประมาณ 800-1,000 กิโลเมตร) ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง ซึ่งเป็นการทลายข้อจำกัดด้านระยะทางที่ผู้ใช้รถ EV หลายคนยังคงกังวลอยู่

ในการทดสอบจริง มีรายงานว่ารถยนต์ Mercedes EQS ที่ติดตั้งเซลล์แบตเตอรี่โซลิดสเตต สามารถวิ่งได้ระยะทางมากกว่า 745 ไมล์ (ประมาณ 1,200 กิโลเมตร) ต่อการชาร์จเพียงครั้งเดียว

ความปลอดภัยที่มั่นใจได้

จุดเด่นที่สำคัญที่สุดคือความปลอดภัย การใช้อิเล็กโทรไลต์ของแข็งช่วยกำจัดส่วนประกอบของเหลวที่ไวไฟออกไปจากแบตเตอรี่โดยสิ้นเชิง ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดเพลิงไหม้จากการชนหรือความเสียหายของแบตเตอรี่ได้อย่างมาก ทำให้ผู้ขับขี่และผู้โดยสารมีความมั่นใจในความปลอดภัยสูงขึ้น

น้ำหนักที่เบาลงและอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น

การที่ไม่ต้องใช้ระบบจัดการของเหลวและระบบระบายความร้อนที่หนักและซับซ้อน ทำให้ชุดแบตเตอรี่โซลิดสเตตมีน้ำหนักเบาลง ซึ่งอาจส่งผลให้น้ำหนักรวมของรถยนต์ลดลงได้ถึง 30% ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน แต่ยังส่งผลดีต่อสมรรถนะการขับขี่อีกด้วย นอกจากนี้ แบตเตอรี่โซลิดสเตตยังถูกพัฒนาให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น โดยอาจใช้งานได้เกิน 1,000 ไมล์ (1,600 กิโลเมตร) ก่อนที่จะต้องเปลี่ยน และผู้ผลิตบางรายกำลังพัฒนาแบตเตอรี่โซเดียมไอออน (Sodium-ion) ที่มีโครงสร้างแบบโซลิดสเตต ซึ่งสามารถรองรับรอบการชาร์จได้มากถึง 10,000 รอบ

ไทม์ไลน์สู่ท้องถนน: เราจะได้ใช้แบตเตอรี่โซลิดสเตตเมื่อไหร่?

จากข้อมูลล่าสุด ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยีธุรกิจแบตเตอรี่ของ BYD ได้ยืนยันในงานประชุมสุดยอด China All-Solid-State Battery and Development Summit ครั้งที่ 2 ว่าบริษัทคาดว่าจะเริ่มผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตสำหรับรถยนต์ EV ได้ในปี 2027 โดยจะมีรถยนต์สาธิตที่ใช้ชุดแบตเตอรี่โซลิดสเตตเต็มรูปแบบปรากฏตัวในช่วงเวลาเดียวกัน

ในช่วงสองปีแรกจะเป็นช่วงสาธิตและมีการผลิตในจำนวนจำกัด ก่อนที่จะเข้าสู่การผลิตจำนวนมาก (Mass Production) ในช่วงปลายทศวรรษนี้เมื่อเทคโนโลยีสามารถขยายขนาดการผลิตได้ การคาดการณ์ในอุตสาหกรรมชี้ว่าแบตเตอรี่โซลิดสเตตจะเริ่มปรากฏในรถยนต์ EV ที่ผลิตเพื่อจำหน่ายจริงในจำนวนมากขึ้นระหว่างปี 2027 ถึง 2030 และคาดว่าจะมีการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในช่วงต้นทศวรรษ 2030 เมื่อต้นทุนการผลิตลดลงจนสามารถแข่งขันได้ ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่าภายในสิบปีข้างหน้า เทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตอาจกลายเป็นมาตรฐานในรถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่

กลยุทธ์การตลาด: จากรถยนต์พรีเมียมสู่ตลาดแมส

กลยุทธ์การเปิดตัวเทคโนโลยีนี้จะเน้นไปที่กลุ่มรถยนต์ระดับพรีเมียมก่อน เพื่อผลักดันสมรรถนะไปข้างหน้าด้วยความหนาแน่นพลังงานที่สูงขึ้น ชุดแบตเตอรี่ที่เบาลง และระยะทางวิ่งที่ไกลกว่าเดิมในรถยนต์กลุ่มนี้ จากนั้นเมื่อสามารถผลิตได้ในต้นทุนที่เทียบเท่ากับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบัน (Cost Parity) แบตเตอรี่โซลิดสเตตก็จะถูกขยายการใช้งานไปยังรถยนต์ในตลาดแมส และคาดว่าจะเข้ามาแทนที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบดั้งเดิมในที่สุด

การแข่งขันระดับโลก: ใครคือผู้นำเทคโนโลยีนี้?

ผู้ผลิตรถยนต์และผู้พัฒนาแบตเตอรี่ทั่วโลกต่างกำลังเร่งพัฒนาเทคโนโลยีโซลิดสเตตอย่างแข็งขัน เพื่อชิงความเป็นผู้นำในตลาดแห่งอนาคตนี้

BYD: ผู้นำจากจีน

BYD ได้ทำการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตมาตั้งแต่ปี 2013 ในปี 2023 บริษัทได้สาธิตให้เห็นว่าการผลิตจำนวนมากนั้นมีความเป็นไปได้ด้วยระบบเซลล์และวัสดุที่หลากหลาย และภายในปี 2024 ก็ได้เริ่มทดสอบเซลล์แบตเตอรี่โซลิดสเตตที่มีความจุ 20 Ah และ 60 Ah แล้ว

Toyota และ Nissan: ยักษ์ใหญ่จากญี่ปุ่น

Toyota วางแผนที่จะเปิดตัวรถยนต์ไฮบริดที่ใช้แบตเตอรี่โซลิดสเตตภายในปี 2027-2028 โดยมุ่งเน้นไปที่การชาร์จที่เร็วขึ้นและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานขึ้น ในขณะที่ Nissan กำลังพัฒนาเทคโนโลยีโซลิดสเตตทั้งหมดและกำลังสร้างโรงงานนำร่องในเมืองโยโกฮามา ประเทศญี่ปุ่น โดยมีแผนจะเริ่มการผลิตจำนวนมากภายในปี 2028

ผู้เล่นรายอื่นๆ ในตลาด

บริษัทอื่นๆ ก็มีความคืบหน้าอย่างน่าสนใจเช่นกัน Karma Automotive ได้ร่วมมือกับ Factorial Energy เพื่อนำเทคโนโลยีแบตเตอรี่กึ่งโซลิดสเตต (Quasi-solid-state) ของ Factorial มาใช้ในซูเปอร์คาร์ Karma Kaveya รุ่นปี 2027 ส่วนซัพพลายเออร์จากจีนรายใหญ่อย่าง CATL และ Gotion High-Tech ก็กำลังพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตเคมีหลายรูปแบบโดยตั้งเป้าการผลิตในปี 2026-2027 นอกจากนี้ ผู้ผลิตรถยนต์อย่าง Mercedes-Benz, Stellantis และ Hyundai ก็กำลังร่วมมือในการพัฒนาเทคโนโลยีนี้เช่นกัน

ความท้าทายและมาตรฐานใหม่ของอุตสาหกรรม

การเปลี่ยนผ่านจากแบตเตอรี่โซลิดสเตตในห้องปฏิบัติการไปสู่การผลิตเชิงพาณิชย์นั้นมีความท้าทายอยู่หลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องต้นทุนการผลิตและการค้นหาส่วนประกอบของอิเล็กโทรไลต์ที่เหมาะสมที่สุด อย่างไรก็ตาม การพัฒนาเช่นเทคโนโลยี FEST (Factorial Electrolyte System Technology) ของ Factorial ซึ่งเป็นแบตเตอรี่แบบกึ่งโซลิดสเตต ได้นำเสนอแนวทางที่สามารถเข้ากันได้กับอุปกรณ์การผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีอยู่เดิม ซึ่งจะช่วยเร่งรัดการนำเทคโนโลยีนี้มาใช้โดยไม่จำเป็นต้องสร้างโรงงานใหม่ทั้งหมด

เพื่อเร่งการปรับใช้และสร้างมาตรฐานร่วมกัน ประเทศจีนได้เปิดตัวมาตรฐานแบตเตอรี่โซลิดสเตตฉบับแรกของโลก เพื่อกำหนดเกณฑ์มาตรฐานด้านประสิทธิภาพ มาตรฐานนี้ได้จำแนกความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่โซลิดสเตตเต็มรูปแบบ (Fully Solid) และแบตเตอรี่แบบไฮบริดของแข็ง-ของเหลว (มีของแข็ง 95% และของเหลว 5%) ซึ่งแบบไฮบริดจะมีต้นทุนการผลิตที่ถูกกว่า แต่ยังคงความปลอดภัยได้เกือบเทียบเท่าและมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าแบตเตอรี่แบบ Ternary ที่ใช้ในปัจจุบันอย่างมาก

บทสรุป: อนาคตของรถยนต์ไฟฟ้ามาถึงแล้ว

เทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตกำลังจะกลายเป็นจุดเปลี่ยนที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้า ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่นทั้งในด้านความปลอดภัยที่เหนือกว่า การชาร์จที่รวดเร็ว ระยะทางการวิ่งที่ไกลขึ้น และน้ำหนักที่เบาลง ซึ่งจะช่วยแก้ไขปัญหาและข้อกังวลหลักๆ ของผู้ใช้รถ EV ในปัจจุบันได้เป็นอย่างดี ปี 2027 จะเป็นปีที่น่าจับตามองอย่างยิ่งสำหรับการเริ่มต้นการผลิตเชิงพาณิชย์ และภายในทศวรรษหน้า เราอาจได้เห็นเทคโนโลยีนี้กลายเป็นมาตรฐานใหม่ที่จะขับเคลื่อนอนาคตของการเดินทางที่ยั่งยืน