ไม่นานมานี้ เราอาจได้เห็นข่าวคราวจากอุตสาหกรรมฝั่งยานยนต์ไฟฟ้า (EV) คึกคักมากเป็นพิเศษ โดยเฉพาะธุรกิจมาแรงอย่างแบตเตอรี่ ที่นับว่าเป็นกระดูกสันหลังของอุตสาหกรรมนี้ เลยก็ว่าได้

โดยความสนใจจากทุกภาคส่วนต่างจับจ้องไปยังบทบาทของแบตเตอรี่ในการปฏิวัติยานยนต์ ดังสะท้อนได้จากกระแสการผุดขึ้นของบริษัทผลิตแบตเตอรี่ EV หลายราย การจับมือเป็นพาร์ทเนอร์สร้างโรงงานผลิตแบตเตอรี่ร่วมกันระหว่างแบรนด์ใหญ่ระดับโลก เช่น Tesla ร่วมกับ LG Chem Panasonic และ CATL (Contemporary Amperex Technology Limited) 

กลุ่มบริษัทพลังงานเชื้อเพลิงเริ่มเปลี่ยนทิศทางมาผลิตสินค้าและบริการที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่พลังงานไฟฟ้า หรือแม้กระทั่งภาครัฐจากหลายประเทศ ก็ได้เล็งเห็นความสำคัญของแบตเตอรี่ในฐานะตัวขับเคลื่อนยานยนต์ ผ่านการออกนโยบายต่าง ๆ เช่น การตั้งเป้าหมายเลิกผลิตรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน มาเป็นรถยนต์ไฟฟ้าที่ปล่อยมลภาวะเป็นศูนย์ (ZEV) ในทศวรรษถัดไป และมามุ่งผลิตโรงงานแบตเตอรี่เพื่อกักเก็บพลังงานไฟฟ้ามากขึ้น 

เหตุใดผู้คนต่างคาดหวังแบตเตอรี่ในฐานะความหวังใหม่ของวงการยานยนต์? แบตเตอรี่จะมาแทนการใช้น้ำมันได้เต็มรูปแบบเลยหรือไม่ ? แล้วพัฒนาการของแบตเตอรี่จะไปสิ้นสุดลงที่ใดในอนาคต?

ย้อนวิวัฒนาการของแบตเตอรี่ แหล่งพลังงานจากปฏิกิริยาเคมี

เดิมทีแบตเตอรี่ได้ถูกนำไปใช้งานร่วมกับรถยนต์มาหลายร้อยปีแล้ว ซึ่งแบตเตอรี่ชนิดแรกที่ใช้คือ ตะกั่ว-กรด (Lead Acid Battery) ทำมาจากแผ่นธาตุ (Plate), แผ่นกั้น (Separator) และมีน้ำกรดกำมะถัน (Electrolyte) เป็นตัวนำปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า 

ในช่วงแรก แบตเตอรี่มีจุดประสงค์หลักในการช่วยสตาร์ทเครื่องยนต์เท่านั้น ไม่สามารถขับเคลื่อนห้องเครื่องหลักของรถยนต์ได้ เนื่องจากมีน้ำหนักมาก ราคาสูง เกิดความร้อนได้ง่าย และอาจส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนรถยนต์ จึงทำให้บริษัทผลิตรถยนต์ส่วนใหญ่ต้องพึ่งพาเทคโนโลยีเครื่องยนต์สันดาปภายใน (combustion engine) ซึ่งเป็นกระบวนการแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานกล

เช่น เครื่องยนต์เบนซิน เครื่องยนต์ดีเซล ข้อดีก็คือสามารถใช้ขับรถยนต์ได้ในระยะไกล มีศูนย์บริการทั่วไปในทุกประเทศ ในทางกลับกัน เทคโนโลยีเครื่องยนต์สันดาปกลับส่งผลเสียรุนแรงต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมจนถึงปัจจุบัน 

เพราะการใช้เครื่องยนต์สันดาปได้ทำให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในปริมาณมาก และทำให้เกิดมลพิษทางอากาศหลายประเภท เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และก๊าซมีเทน (CH4) ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของภาวะโลกร้อน ก๊าซคาร์บอนมอนออกไซด์ (CO) และก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ตัวการก่อให้เกิดฝุ่นพิษ  ก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ทำให้เกิดเหตุการณ์ฝนกรด เป็นต้น

นอกจากอันตรายที่เกิดขึ้นแล้ว เชื้อเพลิงที่ใช้ในเครื่องยนต์สันดาปก็มีจำกัด ซึ่งสวนทางกับจำนวนผู้ใช้ยานยนต์ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ทางออกสำคัญจึงนำไปสู่แนวทางที่ว่า ทำอย่างไรให้มีพลังงานใช้ต่อไปในอนาคต และพลังงานนั้นต้องสะอาดและปลอดภัยต่อโลกให้ได้มากที่สุด

ในที่สุดแบตเตอรี่ลีเธียมไอออน กลายมาเป็น คำตอบของอุตสาหกรรม EV   

ดังนั้น ผลลัพธ์ของการค้นหานั้น จึงนำไปสู่กระบวนการแปลงพลังงานรูปแบบใหม่ จากเครื่องยนต์สันดาปสู่พลังงานไฟฟ้าที่ปล่อยมลภาวะน้อยมากจนเกือบเท่ากับศูนย์  โดยมีแบตเตอรี่เป็นตัวกักเก็บพลังงาน

และจากการที่แบตเตอรี่มีต้นทุนที่ถูกลงมากกว่าแต่ก่อน หลายบริษัทก็ได้หันมาลงทุนผลิตยานยนต์ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า เริ่มต้นจากยานยนต์ไฟฟ้าพลังงานผสม (Hybrid Electric Vehicle: HEV) ที่ยังคงทำงานร่วมกับเครื่องยนต์สันดาปอยู่ พัฒนาจนไปถึงยานยนต์ไฟฟ้าแบบเต็มสูบ (Electric Vehicle: EV) ในปัจจุบัน

ในส่วนของแบตเตอรี่รุ่นใหม่ก็ได้รับการคิดค้นให้น้ำหนักเบา บาง มีระยะเวลาการใช้งานที่ยาวนานมากขึ้น จากแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว กรด กลายมาเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไออน (Lithium Ion) ทำจากโลหะอัลคาไลน์ที่มีน้ำหนักเบาที่สุดในโลก

 ประกอบกับธาตุลิเธียมที่เป็นเซลล์ไฟฟ้าที่ให้ประจุไฟฟ้าสูง รวมไปถึงเป็นเซลล์แห้งที่ไม่มีส่วนประกอบอันตรายต่อธรรมชาติ จึงทำให้รถยนต์ที่มาใช้พลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประหยัดพลังงาน ขับเคลื่อนในระยะทางที่ไกลขึ้นกว่าเดิม และมีรอบชาร์จไฟที่มากกว่าแบตเตอรี่ปกติ ยิ่งไปกว่านั้นยังสามารถนำไปใช้งานได้หลายกรณี 

สำหรับยานยนต์ไฟฟ้าขนาดใหญ่อย่างรถกระบะไฟฟ้า รถบัสไฟฟ้า หรืออุปกรณ์ขนย้ายไฟฟ้า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิด LFP (ลิเธียม-ไอออน ฟอสเฟต) จะตอบโจทย์ได้ดีที่สุด 

ขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิด NMC (ลิเธียม-แมงกานีส-โคบอลต์-ออกไซต์) จะเหมาะกับยานยนต์ขนาดเล็กอย่าง รถยนต์ไฟฟ้าส่วนบุคคล (Passenger EV)  โดยแบรนด์ที่เกี่ยวข้องกับ EV ทั่วโลกต่างเลือกใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในการผลิตเป็นหลัก ได้แก่ Tesla, BYD Company, LG Chem, Samsung SDI หรือ Panasonic Corporation 

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โอกาสทางธุรกิจที่ไม่ควรมองข้าม 

นักวิเคราะห์หลายรายเริ่มมองว่าแบตเตอรี่ลิเธียมจะมีราคาที่ถูกลงกว่านี้อีกมาก สร้างกำไรได้อย่างแข็งแกร่งสำหรับธุรกิจผลิตพลังงานและยานยนต์ในอนาคต  ResearchAndMarkets.com คาดการณ์ว่ามูลค่าตลาดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วโลกจะเติบโตจาก 41,100 ล้านดอลลาร์ ในปี 2021 สู่ 116,600 แสนล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2035 

โอกาสของตลาดแบตเตอรี่ลิเธียมจึงดึงดูดทั้งผู้เล่นจากทั่วโลก โดยเฉพาะอุตสาหกรรมพลังงานในประเทศไทยที่กำลังเปลี่ยนผ่านนโยบายบริษัทให้สอดคล้องกับกระทรวงพลังงานและกระทรวงอุตสาหกรรม ที่ต้องการผลักดันไทยให้เป็นฐานการผลิตยานยนต์ไฟฟ้าและชิ้นส่วนสำคัญของโลก ซึ่งมี 3 ผู้เล่นหลักที่อยู่ในสนามแข่งขันแบตเตอรี่ปัจจุบันดังต่อไปนี้

     1. บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน) หรือ EA อยู่ระหว่างเดินเครื่องโรงงานผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ขนาด 1 กิกะวัตต์ชั่วโมง โดยร่วมมือกับ Amita Technologies ซึ่งเป็นบริษัทของไต้หวันที่เข้าไปลงทุน กับ Industrial Technology Research Institute (ITRI) สถาบันวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีของรัฐบาลไต้หวัน โดยในปี 2021 นี้ได้วางงบลงทุน 6,000 ล้านบาท สนับสนุนในธุรกิจแบตเตอรี่ และยานยนต์ไฟฟ้าอย่างเต็มที่

    2. บริษัท โกลบอล เพาเวอร์ ซินเนอร์ยี่ จำกัด (มหาชน) หรือ GPSC เป็น Flagship แบตเตอรี่ส่วนหนึ่งของปตท. ล่าสุดได้เปิดตัวโรงงานผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบ Semi-Solid ซึ่งได้นวัตกรรมจากบริษัท 24M Technologies ของสหรัฐฯ  ที่เข้าไปลงทุน

   3.EVLOMO บริษัทยานยนต์ไฟฟ้าจากสหรัฐฯ และ บริษัท สวนอุตสาหกรรมโรจนะ จำกัด (มหาชน) ได้จับมือลงนาม MOU จัดตั้งโรงงานแบตเตอรี่ลีเธียมที่มีขนาดกำลังการผลิต 8 กิกะวัตต์ 

อนาคตของแบตเตอรี่ EV ที่ไม่ได้หยุดอยู่แค่ลีเธียมไอออน

แม้ว่าแบตเตอรี่ลีเธียมไอออนได้ชื่อว่าเป็นตัวกักเก็บพลังงานที่ไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม และคุณสมบัติตอบโจทย์อุตสาหกรรมมากที่สุด ณ ตอนนี้  แต่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็เป็นเพียงจุดเริ่มต้นที่ยังไม่สมบูรณ์แบบเท่าใดนัก ต้องอาศัยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้แบตเตอรี่ใช้ได้นานยิ่งขึ้น บางลง เบากว่าเดิม ทนต่อความร้อน และไม่ปล่อยสารเคมีอันตรายตั้งแต่ขั้นตอนการผลิตไปจนถึงออกมาเป็นผลิตภัณฑ์เต็มรูปแบบ 

ข้อเสียของแบตเตอรี่ลีเธียมไอออนที่มักพบบ่อยก็คือ มีความหนาแน่นของพลังงานที่น้อย ยังคงเก็บพลังงานได้ในปริมาณค่อนข้างต่ำ และทำให้เล็กลงได้ยาก ซึ่งอาจเป็นอุปสรรคต่อยานยนต์ EV รุ่นใหม่ในอนาคต อีกทั้งกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลีเธียมไอออนยังคงปล่อยก๊าซเรือนกระจก รวมถึงยังมีข้อควรระวังในการใช้งานอีกมากมาย

ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้เกิดโซลูชันใหม่มากมายที่ตั้งใจจะแก้ Pain Point  ดังกล่าว โดย

โซลูชันแรก คือ การทำให้แบตเตอรีลีเทียมทำจากอิเล็กทรอไลต์ในสถานะของแข็ง หรือที่เรียกว่า Solid State Batteries ที่ทำให้แบตเตอรี่มีความหนาแน่นของพลังงาน (Energy Density) สูงขึ้น มีพื้นที่กักเก็บพลังงานมากกว่าเดิม ราคาถูกลง อีกทั้งสถานะของอิเล็กทรอไลต์ที่เป็นของแข็งก็ได้ลดความเสี่ยงที่แบตเตอรี่ลีเธียมระเบิดหรือติดไฟไปได้เลย 

ขณะนี้ยังไม่มีผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิด Solid State Batteries อย่างเป็นรูปเป็นร่าง  แต่เริ่มเห็นความเคลื่อนไหวจากบริษัทผลิต EV บ้างแล้ว นั่นก็คือ BMW และ Ford ที่จับมือลงทุนใน Solid Power เพื่อผลิตแบตเตอรี่ Solid-State ทั้งหมด คาดการณ์ว่าจะผลิตแบตเตอรี่สำหรับยานยนต์ในสายการผลิตทดลองของบริษัท ต้นปี 2022

อีกโซลูชันหนึ่งก็คือ การเปลี่ยนชนิดจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นโซเดียมไอออน (Sodium-Ion) ในการผลิตยานยนต์ไฟฟ้า EV จากผลการศึกษาของ Faraday บริษัทผลิตยานยนต์ EV เผยว่า โซเดียมไออนมีราคาที่ถูกกว่าลีเธียมไอออนถึง 20-30% ปลอดภัยมากกว่า เนื่องจากสารอิเล็กทรอไลต์ในโซเดียม-ไอออนมีโอกาสติดไฟได้น้อยกว่า และเป็นมิตรต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม 

ที่สำคัญยิ่งกว่านั้น เป็นแบตเตอรี่ที่เกิดจากแร่ธาตุโซเดียมที่มีปริมาณมหาศาล สามารถรองรับกรณีที่ลิเธียมไอออนขาดแคลนได้ ขณะนี้เริ่มมีบริษัทวางแผนพัฒนาแบตเตอรี่ชนิดนี้บ้างแล้ว นั่นก็คือ CATL (Contemporary Amperex Technology Ltd) ผู้ผลิตแบตเตอรี่รายใหญ่ของจีน  โดยมีแผนว่าจะสร้างเส้นทางห่วงโซ่อุปทานเพื่อรองรับการผลิตภายในปี 2023  

ทั้งนี้ แบตเตอรี่ EV จะมีการนำไปใช้งานที่ขยับขยายไปในเครื่องยนต์อื่น ๆ ที่นอกเหนือจากยานยนต์ขนาดเล็กมากขึ้น ยกตัวอย่างเช่น กรณีที่ DHL ผู้นำด้านการขนส่งด่วนระหว่างประเทศ และ Eviation ผู้ผลิตเครื่องบินไฟฟ้าระดับโลกซึ่งตั้งอยู่ที่เมืองซีแอตเทิล ได้สร้างประวัติศาสตร์ให้กับอุตสาหกรรมการบินด้วยการประกาศว่า DHL จะเป็นลูกค้ารายแรกที่สั่งซื้อเครื่องบินไฟฟ้า Alice จำนวน 12 ลำ จาก Eviation เพื่อใช้ในการขนส่งสินค้า  

จากเรื่องราวนี้จะเห็นได้เลยว่า การเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมนี้ นับวันยิ่งเร่งความเร็วมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง และขยายการใช้งานสู่วงกว้างมากขึ้น ดังนั้นสิ่งสำคัญ คือ การสร้าง Ecosystem ให้สามารถรองรับความเปลี่ยนแปลงได้อย่างทันท่วงที เพราะ Disruption เมื่อเกิดขึ้นแล้วก็ไม่มีอะไรต้านทานได้ โดยเฉพาะ การปรับตัวของธุรกิจน้ำมันเชื้อเพลิงฟอสซิล ที่ตอนนี้ อนาคตที่ว่า แบตเตอรี่อาจจะมาแทนน้ำมัน ไม่ได้เป็นเพียง อนาคตที่จับต้องยาก และอาศัยเวลาให้ค่อย ๆ เปลี่ยนผ่านอีกต่อไปแล้ว แต่ทุกอย่างที่จะเกิดนั้น อยู่เพียงแค่เอื้อมเท่านั้นเอง