โซลิดสเตตแบตเตอรี่ อาจเป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า (EV) เพราะมันเก็บพลังงานได้มากขึ้น ชาร์จเร็วขึ้น และมีความปลอดภัยมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โดยรวมแล้วการหากโซลิดสเตตแบตเตอรี่เข้ามาเป็นส่วนประกอบหลักใน EV ก็จะช่วยเร่งการเปลี่ยนผ่านจากรถที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลสูรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าให้เร็วยิ่งขึ้น

แล้วมันต่างจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างไร?

โซลิดสเตตแบตเตอรี่นั้นใช้ อิเล็กโทรไลต์ (Electrolytes) ที่เป็นของแข็งเป็นชั้นบางๆ ซึ่งมีลิเธียมไอออนอยู่ระหว่างอิเล็กโทรด (Electrode) แต่ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้น ใช้ใช้อิเล็กโทรไลต์เหลวและมีตัวแยกเพื่อป้องกันไม่ให้อิเล็กโทรดขั้วบวกสัมผัสกับอิเล็กโทรดขั้วลบ

ปัจจุบันมีการใช้แบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจและนาฬิกาอัจฉริยะ (Smartwatch ยี่ห้อต่างๆ) ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่า การผลิตแบตเตอรี่เหล่านี้สำหรับ EVs เข้าสู่ตลาดเป็นจำนวนมากนั้นอาจะจะต้องรอประมาณสามถึงห้าปี

แล้วอะไรคือข้อดีของแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตท?

โซลิดสเตตแบตเตอรี่มีแนวโน้มว่าจะปลอดภัยและมีเสถียรภาพมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งอิเล็กโทรไลต์จะระเหยและติดไฟได้ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งหากสูงจนเกินไปอาจทำให้ติดไฟและอาจะทำให้สารเคมีข้างในรั่วไหลได้ โดยความเสถียรที่เพิ่มขึ้นหมายถึงการชาร์จที่เร็วขึ้น และลดความต้องการอุปกรณ์ความปลอดภัยขนาดใหญ่ อีกทั้ง โซลิดสเตตแบตเตอรี่ยังสามารถเก็บพลังงานได้มากกว่า ซึ่งจะช่วยเร่งความเร็วในการเปลี่ยนผ่านจากรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเป็น EV เนื่องจากผู้ขับขี่ไม่จำเป็นต้องหยุดรถบ่อยเพื่อชาร์จรถ

แต่เหตุใดการผลิตแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตในปริมาณมากจึงเป็นเรื่องยาก?

บริษัทผู้ผลิตรถยนต์และบริษัทเทคโนโลยีต่างๆได้พยายามทำการผลิตเซลล์แบตเตอรี่โซลิดสเตตในแลปของพวกเขาอยู่ แต่ยังไม่ประสบผลสำเร็จในการที่จะทำการผลิตออกมาเป็นจำนวนมากได้

กระบวนการในการผลิตนั้นมีราคาแพง เนื่องจากมันเป็นการยากที่จะออกแบบอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งและมีความเสถียร มีความเฉื่อยทางเคมี และยังคงเป็นตัวนำไอออนที่ดีระหว่างอิเล็กโทรด แต่วัตถุที่หอหุ้มพวกมันนั้นมีโอการแตกร้าวสูงเนื่องจากอิเล็กโทรไลต์จะเกิดการขยายและหดไปมาตัวระหว่างการใช้งาน

ผู้เชี่ยวชาญกล่าว ในปัจจุบัน โซลิดสเตตแบตเตอรี่มีค่าใช้จ่ายในการผลิตมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประมาณแปดเท่า

มีใครบ้างที่พยายามผลิตมันขึ้นมา?

Volkswagen ของเยอรมนีได้ลงทุนในบริษัท QuantumScape Corp บริษัท แบตเตอรี่ของสหรัฐที่ได้รับการสนับสนุนจาก Bill Gates ซึ่งมีเป้าหมายที่จะแนะนำแบตเตอรี่ในปี 2567 สำหรับรถยนต์ EV ของ VW และที่สุด สำหรับผู้ผลิตรถยนต์รายอื่น โดยอ้างว่า แบตเตอรี่ที่กำลังวิจัยจะให้ระยะทางมากกว่าแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนประมาณ 30% และชาร์จได้ถึง 80% ใน 12 นาที ซึ่งน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของเวลาชาร์จเซลล์ลิเทียมที่เร็วที่สุดที่มีอยู่ในขณะนี้ นอกจากนั้นยังมี Ford, BMW และ Hyundai จากเกาหลีใต้ที่กำลังลงทุนพัฒนาอยู่ ส่วน Tesla เจ้าตลาดปัจจุบันนั้น ยังไม่ได้แสดงออกว่าต้องการพัฒนาหรือใช้เซลล์โซลิดสเตตในรถยนต์ของพวกเขา

แต่ผู้นำในเรื่องทั้งหมดนี้อยู่ที่ประเทศญี่ปุ่นโดย Toyota Motor พวกเขาเคยกล่าวไว้ว่ากำลังพยายามปรับอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ที่มีอายุสั้น โดยวางแผนไว้ว่าจะเริ่มทำการวิจัยและผลิตภายในกลางปี ​​2020 อีกทั้งบริษัทยังได้ร่วมมือกับ Panasonic เพื่อพัฒนาพาวเวอร์แพ็คเหล่านี้ด้วยการร่วมทุนกับ Prime Planet Energy & Solutions Inc.

โดยล่าสุดในช่วงต้นปี 2565 ค่ายใหญ่แดนอาทิตย์อุทัยนี้ ก็ได้เตรียมที่จะนำเอาแบตเตอรี่แบบใหม่นี้ ใส่ลงในรถแบบ Hybrid ก่อนเป็นรุ่นแรกในปี 2025 (พ.ศ. 2568) และทาง Toyota ก็ชัดเจนว่าเตรียมจะเอาแบตเตอรี่แบบ Solid-State มาใส่ในรถไฟฟ้า EV ของตัวเองอย่างแน่นอน

โดยการให้สัมภาษณ์ของ Gill Pratt หัวหน้าฝ่ายนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิจัยของทางโตโยต้า บอกว่า “ภายในปี 2025 นี้ จะเอาแบตเตอรี่ Solid-State มาใส่ลงในรถแบบ Hybrid ก่อนรถยนต์ไฟฟ้าเพราะแบตเตอรี่แบบใหม่นี้จะมีราคาในการผลิตสูงมาก จึงต้องเริ่มการใช้งานในรถ Hybrid ก่อน เพราะจะใช้แบตฯขนาดเล็กกว่ามาก ทำให้ควบคุมงบประมาณได้ง่ายกว่า”

ซึ่งก็ต้องจับตาดูอายุการใช้งานของเจ้าโซลิดสเตตแบตเตอรี่นี้เมื่อใช้งานจริง ว่าจะยาวนานได้มากกว่าแบบเดิมดังที่ได้ทำการพัฒนามาแล้วหรือไม่ เพราะการติดตั้งบนรถไฮบริดนั้น จะมีวงรอบในการชาร์จและใช้บ่อยกว่าบนรถไฟฟ้าเป็นอย่างมาก หากจะทำการทดลองใช้จริง การนำเอาโซลิดสเตตแบตเตอรี่มาติดตั้งลงบนรถ Hybrid นั้นจะเป็นการทดสอบที่จะเห็นผลชัดเจนที่สุด