กลยุทธ์แบทเตอรีของ TOYOTA

หากท่านผู้อ่านได้ติดตามเรื่องราวของรถไฟฟ้ามาอย่างต่อเนื่อง เชื่อว่าคงจะได้เห็นมุมมองเกี่ยวกับการก้าวเข้าสู่ธุรกิจรถไฟฟ้าของค่าย TOYOTA (โตโยตา) กันมาบ้าง แต่เดิมนั้นเราได้เห็นว่ามุมมองของทางผู้บริหารสูงสุดของค่ายนั้นยังแบ่งรับแบ่งสู้กับการเปลี่ยนแปลงนี้ โดยหัวใจของการรีรอนี้ ส่วนหนึ่งเขามีประเด็นโต้แย้งในเรื่องของ "การเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม” ของรถพลังงานแบทเตอรี เนื่องจาก TOYOTA ไม่ได้มองเพียงแค่ขณะใช้งานรถไฟฟ้า แต่พวกเขามองไปถึงกระบวนการผลิต และกระบวนการจัดการกับแบทเตอรีหมดอายุด้วย นอกจากนั้นพวกเขายังเชื่อว่า ยังมีอีกหลายพื้นที่ในโลกที่ยังไม่พร้อมกับการเปลี่ยนแปลงนี้ ดังนั้นการจะเปลี่ยนไปสู่องค์กรที่ไร้เครื่องยนต์สันดาปภายใน 100 % อาจจะยังเร็วเกินไปสำหรับพวกเขา แต่ก็เช่นกัน ในที่สุดพวกเขาก็ต้านสายธารแห่งการเปลี่ยนแปลงนี้ไว้ไม่ได้อีกต่อไป โดยเมื่อเดือนธันวาคม 2564 พวกเขาจึงได้เปิดตัว รถแนวคิดพลังไฟฟ้าพร้อมกันถึง 16 รุ่น โดยหัวหอกรถไฟฟ้าของพวกเขา คือ TOYOTA BZ4X (โตโยตา บีซี 4 เอกซ์) หากย้อนกลับไปมองสิ่งที่พวกเขาเคยกล่าวเอาไว้ในเรื่องของ "การเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม” คงต้องตั้งคำถามว่า พวกเขาบรรลุถึงสิ่งที่พวกเขาเคยตั้งคำถามเอาไว้แล้วหรือ ? นั่นคือ รถไฟฟ้าของ TOYOTA จะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้มากกว่ารถไฟฟ้าบแรนด์อื่นได้อย่างไร ? คำตอบของคำถามนี้ คือ ข่าวที่เผยว่า ค่าย TOYOTA จะร่วมมือกับค่าย BYD (บีวายดี) ของประเทศจีน ในการที่จะพัฒนารถไฟฟ้าที่ใช้แบทเตอรีชนิด "ลิเธียม ไอรอน ฟอสเฟท” (LITHIUM IRON PHOSPHATE หรือ LIFEPO4 หรือ LFP) หรือที่ทาง BYD ใช้ชื่อว่า “บเลด แบทเตอรี” (BLADE BATTERY) เนื่องจากแบทเตอรีมีรูปทรงคล้าย “ดาบ” นั่นเอง พวกเราคุ้นเคยกับชื่อของแบทเตอรีลิเธียม-ไอออนกันมาช้านาน ในฐานะของแบทเตอรีสมรรถนะสูงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ไฟฟ้าชั้นสูง อย่างสมาร์ทโฟน และคอมพิวเตอร์แลพทอพ ด้วยคุณลักษณ์ที่มีความจุพลังงานสูง และมีน้ำหนักเบา ส่วนอีกชนิดที่กำลังได้รับความนิยมก็คือ "ลิเธียม ไอรอน ฟอสเฟท” หรือ LFP ซึ่งเป็นรูปแบบที่ได้รับการคิดค้นขึ้นหลังจากลิเธียม-ไอออน ด้วยคุณสมบัติที่น่าสนใจ กล่าวคือ มีราคาย่อมเยากว่า และมีเสถียรภาพเรื่องอุณหภูมิดีกว่าแบบลิเธียม-ไอออน ก่อนที่จะไปต่อ คงจะต้องขออธิบายถึง หน่วยการวัดไฟฟ้ากันก่อน เผื่อว่าจะลืมความรู้ตอนมัธยมกันไป "กระแสไฟฟ้า” (ELECTRIC CURRENT) มีหน่วยเป็น “แอมแพร์” (AMPERE ตัวย่อ A) ส่วน "กำลังไฟฟ้า” มีหน่วยเป็น "วัตต์” (WATT) โดย 1,000 วัตต์ เรียกว่า 1 กิโลวัตต์ ส่วน "พลังไฟฟ้า” จะคิดเวลาเป็นชั่วโมง คือ หน่วย "กิโลวัตต์ชั่วโมง” ต่อมาก็คือ รูปแบบของการวัดคุณสมบัติของแบทเตอรี ในการวัดคุณสมบัติของแบทเตอรี เราวัดกันที่ 2 เรื่อง คือ การอัดประจุ (CHARGE) และการคายประจุ (DISCHARGE) ซึ่งเรียกว่า C-RATES โดยความจุของแบทเตอรีที่สมบูรณ์นั้น อยู่ที่ 1C หมายความว่า ถ้าแบทเตอรีนั้นระบุคุณสมบัติว่า 1AH (1 แอมพ์ชั่วโมง) จะหมายความว่า จะคายกระแสได้ 1 แอมแพร์ ในเวลา 1 ชั่วโมง และในแบทเตอรีลูกเดียวกันนั้น ถ้าคายกระแสที่ 0.5C ก็จะหมายความว่า จะคายกระแสได้ 500MA (500 มิลลิแอมพ์ หรือ 0.5 แอมพ์) และไฟจะหมดภายใน 2 ชั่วโมง และเช่นเดียวกัน ถ้าคายกระแสมากเป็น 2C หรือ 2 แอมแพร์ แบทเตอรีก็จะหมดภายในครึ่งชั่วโมง เรามาดูกันที่แบทเตอรียอดนิยมอย่าง "ลิเธียม-ไอออน” กันก่อน โดยในขั้วลบ (CATHODE) จะประกอบด้วย ธาตุ 2 ชนิด ได้แก่ ลิเธียม แมงกานีส ออกไซด์ (LITHIUM MANGANESE OXIDE) และลิเธียม โคบอลต์ไดออกไซด์ (LITHIUM COBALT DIOXIDE) ส่วนขั้วบวก (ANODE) เป็น กราไฟท์ (GRAPHITE) ที่คุณสมบัติของมันจะมีค่าจำเพาะพลังงาน (SPECIFIC ENERGY) ที่ราว 150-265 วัตต์-ชั่วโมง/กิโลกรัม โดยมีศักย์ไฟฟ้าเฉลี่ย 3.6 โวลท์ ค่าการอัดประจุอยู่ที่ราว 0.7-1C (ยิ่งค่าสูง ยิ่งเสื่อมคุณสมบัติเร็ว ดังนั้นจึงมีคำเตือนเสมอว่า อย่าใช้การชาร์จเร็วบ่อย) สุดท้าย คือ ลิเธียม-ไอออน มีอัตราการคายประจุที่ 1C สำหรับคุณสมบัติของแบทตอรี LFP ขั้วลบทำจากไอรอน ฟอสเฟท (IRON PHOSPHATE) ส่วนขั้วบวก ทำจากกราไฟท์ มันจึงมีค่าจำเพาะพลังงานเข้มข้นน้อยกว่า ลิเธียม-ไอออน โดยมีเพียง 90-160 วัตต์-ชั่วโมง/กิโลกรัม และมีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าเล็กน้อยที่ 3.20-3.30 โวลท์ ส่วนค่าการอัดประจุอยู่ที่ 1C และการคายประจุทำได้ตั้งแต่ 1 ถึง 25C จากข้อมูลสามารถชี้ให้เห็นว่า เหตุใดแบทเตอรีลิเธียม-ไอออน จึงได้รับความนิยมสูง เพราะมันมีความหนาแน่นของพลังงานสูง จึงเหมาะกับการนำไปใช้กับอุปกรณ์ที่กินไฟฟ้ามาก และต้องการแบทเตอรีที่มีน้ำหนักเบา แต่ในทางกลับกันเมื่อมองที่ความสามารถในการคายประจุ จะเห็นได้ว่า LFP นั้นกินขาด เพราะปล่อยได้มากถึง 25C อีกทั้งยังไม่มีปัญหาในเรื่องอุณหภูมิ (คุณสมบัติในการอัด และคายประจุนั้น แตกต่างกันไปตามการออกแบบแบทเตอรี บางรุ่นสามารถทำได้ถึง 80C ในช่วงสั้นๆ) อีกประการก็คือ เรื่องของอายุการใช้งาน LFP นั้นสามารถใช้งานได้ในช่วง 1,000-10,000 รอบการชาร์จ หรือคิดคร่าวๆ คือ มีอายุใช้งานมากกว่า 10 ปี ในขณะที่ลิเธียม-ไอออนนั้นอยู่ระหว่าง 500-1,000 รอบการชาร์จ เท่านั้น สาเหตุสำคัญก็คือ อุณหภูมิ ส่งผลต่อ LFP น้อยกว่าแบบลิเธียม-ไอออน เนื่องจากมันมีความหนาแน่นของพลังงานสูง จึงไม่ค่อยเสถียรโดยเฉพาะเมื่อต้องใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ยิ่งร้อนจัดบ่อยๆ อายุก็ยิ่งสั้น ดังจะเห็นได้ว่า แบทเตอรีลิเธียม-ไอออนในกล้อง GOPRO ของผู้เขียนที่ “ขยันบวม” หลังจากใช้งานกลางแดดจัด และสำหรับรถไฟฟ้าที่ใช้แบทเตอรีลิเธียม-ไอออน จะต้องมีระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว ส่วนด้านความปลอดภัยในการใช้งานของ LFP ถือว่าเหนือกว่าด้วยเหตุผลด้านเสถียรภาพอุณหภูมิ และเคมี เนื่องจากมีความร้อนต่ำ และไม่ติดไฟ หรือระเบิด ซึ่งมักจะเกิดกับแบทเตอรีลิเธียม-ไอออน ขณะชาร์จเร็วเพราะเกิดลัดวงจร นอกจากนี้ แบทเตอรีลิเธียม-ไอออนที่หมดอายุ หรือถูกทิ้งแล้ว ยังคงส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เพราะลิเธียม โคบอลท์ ไอออกไซด์ ในขั้วลบของมันเป็นพิษต่อร่างกายของเรา ดังนั้นการกำจัดแบทเตอรีลิเธียม-ไอออน จึงต้องดูแลเป็นพิเศษ ซึ่งตรงข้ามกับแบทเตอรีชนิด LFP ที่ไม่เป็นพิษ และกำจัดได้ง่าย สุดท้ายก็คือ เรื่องของราคา อย่างที่ทราบกันดีว่าราคาของรถไฟฟ้าส่วนสำคัญมาจากราคาของแบทเตอรี โดยแบทเตอรี LFP นั้นไม่มีส่วนผสมของนิคเคิล และโคบอลท์ ที่เป็นธาตุหายากมีราคาแพง จึงมีราคาอยู่ที่ 80-100 เหรียญสหรัฐฯ/กิโลวัตต์ชั่วโมง และมีแนวโน้มว่าจะลงไปถึง 50 เหรียญสหรัฐฯ/กิโลวัตต์ชั่วโมง ในปี 2030 ในขณะที่แบทเตอรีลิเธียม-ไอออน มีราคาเฉลี่ยปัจจุบันอยู่ที่ 132 เหรียญสหรัฐฯ/กิโลวัตต์ชั่วโมง (ต่ำสุดที่เคยเห็นกันก็ยังอยู่ที่ราว 100 เหรียญสหรัฐฯ) ด้วยสาเหตุเหล่านี้ ไม่เพียงแค่ TOYOTA และ BYD เท่านั้นที่เลือกใช้แบทเตอรี LFP ในรถไฟฟ้าของพวกเขา นอกจากนั้นยังรวมถึง TESLA (เทสลา) ที่ประกาศเมื่อเดือนตุลาคม 2564 ว่าพวกเขาเลือกที่จะใช้แบทเตอรีชนิดนี้ในรถรุ่น MODEL 3 (โมเดล 3) และ MODEL Y (โมเดล วาย) เวอร์ชันระยะทางมาตรฐาน เห็นได้ชัดเจนว่าด้วยสาเหตุจากราคา ความทนทาน และความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ทั้งหมดนี้สอดคล้องกับปรัชญาการออกแบบรถยนต์ของ TOYOTA ที่มุ่งจะสร้างสรรค์รถยนต์ที่คุ้มค่า ทนทาน มากกว่าที่จะสร้างรถยนต์ที่มีสมรรถนะหวือหวา ดังนั้นใครที่มองหารถไฟฟ้าที่จะใช้งานได้ยาวนาน ทนทาน คงต้องดูด้วยว่า "แบทเตอรี" ที่ใช้เป็นชนิดใดอีกด้วย ไม่ใช่มองแต่อัตราเร่งเพียงอย่างเดียว