ยิ่งนานวันเข้าผลกระทบจากวิกฤติภาวะโลกร้อนยิ่งชัดเจนและรุนแรงขึ้นจนไม่สามารถละเลยได้ การเคลื่อนไหวด้านสภาพแวดล้อมถูกหยิบยกมาเป็นภารกิจสำคัญในทุก ๆ อุตสาหกรรม รวมถึงอุตสาหกรรมยานยนต์ที่เป็นหนึ่งในผู้สร้างผลกระทบรายใหญ่ด้วยเช่นกัน โจทย์ของนักวิจัยรวมถึงนักลงทุนต่าง ๆ ในวงการนี้คือจะลดผลเสียจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลได้อย่างไร

ทางออกหนึ่งที่เรามีในปัจจุบันคือรถยนต์พลังงานไฟฟ้าหรือ EV (Electric Vehicle) ซึ่งขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ ช่วยลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเรือนกระจกที่เกิดขึ้นจากท่อไอเสียได้

เรียกได้ว่ารถ EV ถือเป็นความหวังในการช่วยลดมลพิษทางอากาศเลยทีเดียว เพราะทุกวันนี้มีจำนวนผู้ใช้งานรถ EV เพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ โดยตลาดรถ EV มีแนวโน้มที่เติบโตขึ้นจนถึงประมาณ 1.3 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐ ภายในปีพ.ศ. 2571 และอาจมีสัดส่วนราว 30% ของยอดขายรถยนต์ใหม่ทั่วโลกภายในปีพ.ศ. 2573 ซึ่งการเติบโตอย่างรวดเร็วของตลาดรถ EV ก็ทำให้ตลาดแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าพัฒนาตามไปด้วย

แบตเตอรี่ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Lithium-Ion Battery) ซึ่งเป็นประเภทเดียวกันกับแบตเตอรี่ในเครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาต่าง ๆ จุดเด่นคือมีน้ำหนักเบา ชาร์จไว และกักเก็บพลังงานได้เยอะ แต่แบตเตอรี่ประเภทนี้ยังคงมีข้อจำกัดอยู่บ้าง โดยเฉพาะในด้านราคาและการเสื่อมสภาพตามรอบการชาร์จ ดังนั้นจึงต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่อยู่เสมอเพื่อให้รถ EV สามารถเข้ามาแทนที่รถเครื่องยนต์สันดาปได้อย่างเต็มรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็นราคาของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ถูกลง การคิดค้นพัฒนาแบตเตอรี่ทางเลือกใหม่ หรือ กระบวนการรีไซเคิลแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ราคาถูกลงกว่าเดิม

หนึ่งในจุดอ่อนสำคัญของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบันคือราคาที่ค่อนข้างสูง จึงมีการลดส่วนประกอบที่มีราคาสูงอย่างนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์ (NMC) ที่นำมาใช้เป็นวัสดุของแบตเตอรี่ และหันมาใช้ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (LFP) แทน ซึ่งเป็นตัวเลือกที่ราคาถูกกว่า

โดยบริษัทรถยนต์ไฟฟ้ายักษ์ใหญ่อย่าง Tesla ได้เริ่มใช้แบตเตอรี่ LFP กับรถยนต์บางรุ่นแล้ว และทางด้านแบรนด์รถยนต์ชั้นนำอย่าง Ford และ Volkswagen เองก็ได้วางแผนที่จะใช้แบตเตอรี่ LFP กับรถ EV บางโมเดลของตนเองด้วยเช่นกัน

ไม่เท่านั้น บางบริษัท เช่น Sila OneD Battery Sciences และ Sionic Energy ก็ได้เริ่มวิจัยพัฒนาการนำซิลิคอน (Silicon) มาใช้แทนแกรไฟต์ (Graphite) ซึ่งนอกจากจะมีราคาถูกแล้ว ยังช่วยให้แบตเตอรี่เก็บพลังงานได้มากขึ้นและชาร์จได้เร็วขึ้นอีกด้วย

แบตเตอรี่โซลิดสเตต (Solid-State Battery) ทางเลือกใหม่ที่ยั่งยืนกว่า

ปกติแล้วแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะใช้อิเล็กโทรไลต์หรือสารนำไฟฟ้าที่เป็นของเหลว แต่แบตเตอรี่โซลิดสเตตใช้อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นเซรามิกหรือวัสดุของแข็งอื่น ๆ แทน ซึ่งทำให้ชาร์จได้เร็วขึ้น สามารถกักเก็บพลังงานได้ในปริมาณมาก และมีความปลอดภัยสูงเนื่องจากโอกาสติดไฟต่ำ นอกจากนี้แบตเตอรี่โซลิดสเตตยังสามารถลดปริมาณคาร์บอนฟุตพรินต์ (Carbon Footprint) ของแบตเตอรี่รถ EV ลงได้อีก 24% หรืออาจลดถึง 39% หากเลือกใช้วัสดุและกระบวนการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุด

อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่โซลิดสเตตอาจมีข้อจำกัดด้านอายุการใช้งาน และแม้แบตเตอรี่ชนิดนี้จะมีโอกาสเกิดการรั่วไหลและติดไฟน้อยกว่า แต่จำเป็นต้องพัฒนาคุณสมบัติด้านความปลอดภัยในส่วนอื่น ๆ อยู่ เช่น ระบบควบคุมอุณหภูมิ และแนวทางป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร เป็นต้น

และด้วยประสิทธิภาพในการกักเก็บพลังงาน บวกกับศักยภาพในการลดมลภาวะของแบตเตอรี่โซลิดสเตตนี้เอง ธุรกิจพลังงานและบริษัทรถยนต์หลายแห่งจึงเริ่มวิจัยพัฒนาแบตเตอรี่ชนิดนี้ ไม่ว่าจะเป็น Samsung SDI Toyota Motor Volkswagen BMW และ Ford Motor

แบตเตอรี่เก่า นำกลับมาใช้ใหม่

ในปัจจุบันมีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและชิ้นส่วนจากการผลิตที่สามารถนำไปรีไซเคิลได้อยู่กว่า 600,000 ตัน การวิจัยพบว่าการรีไซเคิลจะช่วยลดปริมาณการใช้ลิเธียม โคบอลต์ นิกเกิลและทองแดงลงได้ 25% ถึง 55% ภายในปีพ.ศ. 2583 การรีไซเคิลจึงถือเป็นอีกหนึ่งที่มาของวัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตแบตเตอรี่

การรีไซเคิลแบตเตอรี่มักใช้วิธีที่เรียกว่า โลหวิทยาสารละลาย (Hydrometallurgy) ซึ่งเป็นกระบวนการหลอมวัสดุในแบตเตอรี่และแยกสกัดออกมาด้วยกรดและตัวทำละลายบางชนิด จนได้เป็นนิกเกิล โคบอลต์ แกรไฟต์ ทองแดง และลิเธียมออกมา จากนั้นสิ่งที่สกัดได้เหล่านี้ก็จะถูกนำมาผลิตเป็นแบตเตอรี่อีกครั้ง ซึ่งผลวิจัยเผยว่าวัสดุรีไซเคิลเหล่านี้มีประสิทธิภาพการใช้งานทัดเทียมกับของวัสดุใหม่เลยทีเดียว

แม้ว่าวัสดุรีไซเคิลจะยังไม่สามารถมาทดแทนปริมาณวัตถุดิบทั้งหมดได้ แต่ก็นับเป็นตัวช่วยลดผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมของอุตสาหกรรมยานยนต์ที่เห็นผลได้จริง และจะกลายเป็นส่วนสำคัญในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ในอนาคตอันใกล้นี้อย่างแน่นอน

นอกจากตัวอย่างที่ยกมาในบทความนี้แล้ว ยังมีเทคโนโลยีแบตเตอรี่อื่น ๆ ที่ถูกพัฒนาขึ้นอีกมากมายเพื่อรองรับและสนับสนุนการใช้รถ EV จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมเทคโนโลยีแบตเตอรี่คือตัวแปรสำคัญของการพัฒนาทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมที่ยั่งยืน และจะยิ่งทวีความสำคัญมากขึ้นในอนาคตที่รถยนต์พลังงานไฟฟ้าถูกนำมาใช้งานอย่างแพร่หลาย เรียกได้ว่าแบตเตอรี่จะไม่เพียงขับเคลื่อนยานพาหนะเท่านั้น แต่ยังขับเคลื่อนอนาคตของอุตสาหกรรมยานยนต์อีกด้วย