Li-S Battery : Booming with Rising Demand EVs Across the Globe
“…แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Lithium Sulfur Battery : Li-S Battery เป็นแบตเตอรี่แบบที่ชาร์จประจุไฟฟ้าใหม่ได้ Rechargeable Battery ประเภทหนึ่ง โดดเด่นด้วยพลังงานจำเพาะสูง High Specific Energy …”
น้ำหนักอะตอมของลิเธี่ยมต่ำ Low Atomic Weight of Lithium และน้ำหนักอะตอมปานกลางของกำมะถัน Moderate Atomic Weight of Sulfur หมายความว่า แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ : Li-S Battery มีน้ำหนักค่อนข้างเบา ใกล้เคียงกับความหนาแน่นของน้ำ .. พวกมัน ถูกใช้เป็นชุดแบตเตอรี่ในเที่ยวบินทดสอบบนอากาศยานไร้คนขับพลังงานแสงอาทิตย์ Unmanned Solar-Powered Aeroplane Flight ด้วยการบินไกลที่ยาวนานที่สุด และที่ระดับความสูงสูงที่สุดในขณะนั้น โดย Zephyr 6 ของ Airbus เมื่อเดือนสิงหาคม ปี 2551 หรือ ค.ศ.2008 ..
แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery ล่าสุด อาจเข้ามาแทนที่เซลล์ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Cells ในตลาดระบบจัดเก็บพลังงาน และกำลังออกตัวมาแรงในตลาดพร้อมกับความต้องการยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ที่เพิ่มขึ้นทั่วโลก เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานทั้งต่อน้ำหนัก และปริมาตรที่สูงขึ้น และต้นทุนที่ลดลง .. การใช้กำมะถัน Sulfur : 16S แทนที่โคบอลต์ Cobalt : 27Co ซึ่งเป็นองค์ประกอบทั่วไปในแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Battery ส่งผลต่อการส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าที่เหนือชั้นกว่าหลายเท่า .. แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Batteries ให้พลังงานจำเพาะ Specific Energies อยู่ที่ 550 Wh/Kg ในขณะที่ พลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-ion Batteries ทั่วไป อยู่ในช่วงเพียง 150-260 Wh/Kg เท่านั้น ..
แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery มีศักยภาพที่จะให้ EVs ได้ระยะทางมากกว่า 1,500 ไมล์ ด้วยน้ำหนักเท่ากับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนทั่วไปซึ่งทำได้เพียง 500 ไมล์ เท่านั้น .. นอกจากนี้ การค้นพบโดยบังเอิญที่น่าประหลาดใจโดยนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัย Drexel University สามารถปลดล็อคเทคโนโลยีที่เข้าใจยาก นั่นคือ ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery ที่ให้รอบการชาร์จกว่า 4000 รอบ ซึ่งก่อนหน้านี้ ประสบปัญหารอบการชาร์จ และคายประจุต่ำเกินกว่าจะทำตลาดเชิงพาณิชย์ได้ จนเมื่อการผนวกรวม Carbon Nanotube Technology มาพร้อมด้วยคุณสมบัติที่น่าทึ่งอื่น ๆ อีกมาก ..
งานวิจัยที่เกี่ยวข้องมากมาย ชี้ให้เห็นว่า แบตเตอรี่ Li-S รุ่นใหม่ล่าสุด อาจมีรอบการชาร์จ และคายประจุสูงสุดได้มากกว่า 4,000 รอบด้วยซ้ำไป ซึ่งถือว่ายอดเยี่ยมมาก แต่การทดสอบอายุการใช้งานในเชิงพาณิชย์ และการทดลองใช้อิเล็กโทรไลต์ Lean Electrolyte ยังไม่เสร็จสิ้น จนถึงปี 2564 นั้น พบว่า ยังมี Li-S Batteries จำหน่ายในตลาดเชิงพาณิชย์ไม่มากนัก .. อย่างไรก็ตาม ตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ทั่วโลก Li-S Battery Global Market เริ่มขยับออกตัวแรงจริง ๆ พร้อมกับความต้องการยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ที่เพิ่มขึ้นทั่วโลกนั้น ปรากฏเห็นได้ชัดเจนตั้งแต่ต้นปี 2565 เป็นต้นมาอย่างมีนัยสำคัญ ..
แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery ถูกกว่า เบากว่า และอัดแน่นด้วยพลังงานมากกว่า ..
เมื่อเร็ว ๆ นี้ ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้น สำหรับอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานขนาดความจุสูง .. การวิจัย และพัฒนาเกี่ยวกับชุดแบตเตอรี่ชาร์จประจุใหม่ได้รุ่นต่อไป Next Generation Secondary Batteries ที่ให้พลังงานสูง High-Energy, ต้นทุนต่ำ Low-Cost ที่สามารถเข้ามาแทนที่แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries ที่มีใช้งานอยู่ทั่วไปในปัจจุบัน เป็นเรื่องสำคัญที่ทุกสถาบันวิจัยมุ่งมั่นดำเนินการอย่างจริงจัง .. แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery ซึ่งใช้กำมะถัน Sulfur : 16S เป็นวัสดุแคโทด Cathode Material มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนทั่วไปซึ่งใช้แร่ธาตุหายากราคาแพง Expensive Rare-Earth Elements เป็นวัสดุแคโทด Cathode Material อยู่หลายเท่า .. พวกมัน คือ หนึ่งในตัวเลือกสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่บนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ที่น่าประทับใจ .. ดังนั้นจึงคาดว่า แบตเตอรี่ที่ใช้กำมะถันเป็นฐาน Sulfur-Based Battery จะเหมาะกับอุปกรณ์ที่ต้องการพลังงานสูง น้ำหนักเบา เช่น รถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs, อากาศยาน Aircraft และโดรน Drones .. นอกจากนี้ การวิจัยเกี่ยวกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery เป็นที่แพร่หลายอย่างมาก เนื่องจากกำมะถัน Sulfur : 16S ราคาไม่แพง และมีสำรองในธรรมชาติจำนวนมาก รวมทั้งไม่เป็นพิษ ..
แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery ซึ่งเบากว่า และราคาถูกกว่าชุดแบตเตอรี่รุ่นที่ใช้งานอยู่ปัจจุบัน อาจกลายเป็นเซลล์พลังงานรุ่นต่อไป Next Generation of Power Cells ที่จะถูกใช้บนรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs หรือโทรศัพท์มือถือ Mobile Phones ได้ หากนักวิทยาศาสตร์ สามารถทำให้แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นอีกได้สำเร็จ ..
ประเด็นที่น่าสนใจหลัก คือ พวกมัน สามารถจัดเก็บพลังงานได้มากกว่าแบตเตอรี่ลักษณะเดียวกันด้วยเทคโนโลยีลิเธี่ยมไอออน Li-ion ปัจจุบัน ซึ่งหมายความว่า Li-S Batteries สามารถใช้งานได้ยาวนานขึ้นอย่างมากในการชาร์จเพียงครั้งเดียว .. โทรศัพท์มือถือที่ใช้งานเป็นสัปดาห์ได้โดยไม่ต้องชาร์จกำลังไฟฟ้าซ้ำอีก เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่เปลี่ยนโลกของชุดแบตเตอรี่สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าแบบพกพาไปตลอดกาล และหมายถึง สัญญาณของชุดแบตเตอรี่ Battery Packs บนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ที่เหนือชั้นกว่ารุ่นต่อไป กำลังจะมาถึงในเร็ววันนี้ ..
พวกมันยังสามารถผลิตขึ้นได้ในโรงงานที่ผลิตแบตเตอรี่ Li-ion อยู่ก่อนแล้ว ดังนั้น จึงไม่จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนอะไรมากมาย สามารถมุ่งสู่การผลิตโดยตรงได้อย่างรวดเร็ว ..
การค้นพบโดยบังเอิญในการแก้ปัญหา Lithium Polysulfides & Loss of Cathode Materials ณ อุณหภูมิห้องจากนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัย Drexel University สามารถเปลี่ยนโลกได้ .. การค้นพบที่กล่าวถึงนี้ ดูเสมือนจะเป็นโชคดีที่สามารถปฏิวัติแบตเตอรี่ และเปลี่ยนวิธีที่เราขับเคลื่อนระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติให้สำเร็จในที่สุดได้ ..
บางครั้ง การปฏิวัติทางเทคโนโลยี Revolutionary Technology ดูเหมือนจะปรากฏขึ้นเองตามธรรมชาติ และเปลี่ยนแปลงโลกของเราได้บ่อยครั้ง .. ไดนาไมต์ Dynamite, เพนิซิลลิน Penicillin, เครื่องเอ๊กซเรย์ X-Ray Machines และแม้แต่ไมโครเวฟ Microwaves ล้วนเป็นตัวอย่างของการค้นพบโดยบังเอิญที่ปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์มาก่อนแล้วทั้งสิ้น ..
ปี 2565 นี้ อาจจะยังมีอีกเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ครั้งนี้ไม่เพียงแต่จะปฏิวัติวิถีชีวิตของเราเท่านั้น แต่ยังอาจช่วยโลกของเราจากปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่กำลังจะเกิดขึ้นด้วยการปลดล็อคเทคโนโลยีที่เข้าใจยาก นั่นคือ แบตเตอรี่ลิเธี่ยม-กำมะถัน Li-S Batteries ..
แทนที่จะใช้โคบอลต์ Cobalt : 27Co หายาก ราคาแพง ซึ่งเสี่ยงต่อห่วงโซ่อุปทานทั่วโลกที่เปราะบาง .. พวกเขาใช้กำมะถัน 16S ซึ่งปัจจุบัน คือ วัตถุดิบราคาถูกที่เป็น By-Product ได้จากอุตสาหกรรมน้ำมัน และต้นทุนต่อหน่วยของพลังงานสามารถช่วยให้ประหยัดได้มาก .. อย่างไรก็ตาม แม้จะมีการเลิกใช้น้ำมันเชื้อเพลิงฟอสซิลในอนาคตก็ตาม แต่กำมะถัน 16S เป็นธาตุที่มีสำรองในธรรมชาติจำนวนมาก จึงมิได้มีปัญหาในประเด็นเรื่องของราคาเช่นเดียวกับโคบอลต์ Cobalt : 27Co ..
การก้าวข้ามผ่านความท้าทายของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery Technology เพื่อเข้าสู่ตลาดเชิงพาณิชย์ ..
แตกต่างจากแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries ที่มีอยู่ซึ่งใช้นิกเกิล Nickel : 28Ni, โคบอลต์ Cobalt : 27Co และธาตุหายากราคาแพงอื่น ๆ เป็นวัสดุแคโทด Cathode Materials .. แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li – S Battery ใช้กำมะถัน Sulfur : 16S ซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีอยู่มากที่สุด ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมาก .. แบตเตอรี่ลิเธี่ยมกำมะถัน Lithium Sulfur Battery ถือเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับแบตเตอรี่รุ่นต่อไป Next-Generation Batteries เนื่องจากในทางทฤษฎีสามารถแสดงความหนาแน่นของพลังงานจำเพาะที่สูงกว่า Lithium Ion Batteries : LIB ทั่วไป อยู่ที่ประมาณ 5 เท่า .. พวกมัน จึงพร้อมสำหรับงานหนักได้ ต่างไปจากการใช้เซลล์ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Cells ในอดีตที่ผ่านมาซึ่งไม่สู้งานหนัก ..
อย่างไรก็ตาม มีความท้าทายหลายประการที่ต้องเอาชนะเพื่อจำหน่ายแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery ในตลาดเชิงพาณิชย์ .. เมื่อลิเธี่ยม Lithium : 3Li พบกับกำมะถัน Sulfur : 16S ในระหว่างกระบวนการชาร์จประจุ และการคายประจุนั้น สิ่งที่เรียกว่า “ลิเธี่ยมโพลีซัลไฟด์ Lithium Polysulfides : LPS” จะถูกสร้างขึ้นเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง เนื่องจากมีความสามารถในการละลายสูง ทำให้เกิดปรากฏการณ์การแตกสลาย และการละลายของลิเธี่ยมโพลีซัลไฟด์ Shuttle Phenomena of Dissolved Lithium Polysulfides ส่งผลให้วัสดุแคโทดสูญเสียไป Loss of Cathode Materials จากการชาร์จ และคายประจุซ้ำ ๆ หมายถึง การสูญเสียกำมะถันในขณะที่ยังคงละลายในอิเล็กโทรไลต์ .. ดังนั้น การแตกละลายของโพลีซัลไฟด์ Polysulfide Shuttle จึงถือเป็นอุปสรรคใหญ่ที่สุดในการใช้งานแบตเตอรี่ลิเทียมซัลเฟอร์ Li-S Battery เนื่องจากปัญหานี้เชื่อมโยงโดยตรงกับอายุการใช้งาน และความปลอดภัยของแบตเตอรี่ที่เริ่มเสื่อมสภาพ ..
ตัวอย่างงานวิจัยเพื่อแก้ไขปัญหานี้ในห้วงมานานที่ผ่านมา มีอยู่มากมายทั่วโลก .. สถาบันวิจัยเทคโนโลยีไฟฟ้าแห่งเกาหลี Korea Electrotechnology Research Institute: KERI ก้าวต่อไปอีกขั้นหนึ่ง ด้วยการใช้ถ่านกัมมันต์ Carbon : 6C และฟอสฟอรัส Phosphorus : 15P ในการแก้ปัญหา Polysulfide Shuttle ได้เฉียบขาด .. เส้นใยถ่านกัมมันต์ Carbon Fibers ที่มีรูพรุนขนาดเล็กมักใช้ในตัวกรอง และสารฟอกขาวหลายประเภท เนื่องจากมีคุณสมบัติการดูดซับสูง ทีมวิจัยได้ใช้ถ่านกัมมันต์ Carbon และ Carbon Nanotube เป็นวัสดุเคลือบของตัวแยก Separators เพื่อดักจับลิเธี่ยมโพลีซัลไฟด์ Lithium Polysulfides ที่เกิดขึ้นจริงระหว่างรอบการชาร์จ และการคายประจุ .. นอกจากนี้ ทีมวิจัยยังใช้ Phosphorus : 15P ที่ดูดซับได้สูงกับวัสดุคาร์บอน Carbon Material เพื่อดักจับสารเคมีอีกด้วย .. วิธีการดักจับหลายรูปแบบนี้ ช่วยป้องกันการเสื่อมประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ อันเนื่องมาจากผลกระทบของลิเธี่ยมโพลีซัลไฟด์ Lithium Polysulfides ได้เป็นอย่างดี ..
นอกจากนี้ ทีมวิจัยยังประสบความสำเร็จในการเพิ่มความสามารถในการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery โดยการเสริมความยืดหยุ่น เนื่องจาก ทีมงานของ KERI ได้เลือกใช้วัสดุคาร์บอนนาโนทิวบ์ Carbon Nanotube Materials ที่มีค่าการนำไฟฟ้า ความเข้ม และความยืดหยุ่นสูงกับแคโทดกำมะถัน Sulfur Cathode เพื่อขจัดปัญหานี้ และสามารถเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานขึ้นได้อีกมาก ในขณะที่ยังคงความทนทานด้วยคุณสมบัติการโค้งดัดงอได้ ส่งผลให้รอบการชาร์จ และการคายประจุสูงขึ้นได้กว่า 1,000 รอบ โดยไม่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง ..
แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery ที่พัฒนาโดย สถาบันวิจัยเทคโนโลยีไฟฟ้าแห่งเกาหลี Korea Electrotechnology Research Institute : KERI ผ่านกระบวนการที่กล่าวถึงเหล่านี้ ถือว่ามีความหนาแน่นพลังงานสูงที่สุดในโลกที่แตะระดับสูงกว่า 500 Wh/Kg .. โอกาสในการขายแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery ในตลาดเชิงพาณิชย์ มีสูงด้วยการผสมผสานระหว่างความหนาแน่นของพลังงานสูง High Energy Density, ความปลอดภัยด้านประสิทธิภาพ Performance Safety, อายุการใช้งานยาวนาน และความยืดหยุ่น Flexibility & Duration รวมทั้งการใช้งานด้วยระยะเวลาทนยาวจากการชาร์จพียงครั้งเดียว พร้อมประโยชน์ที่มีอยู่รวมถึงน้ำหนักเบา Lightweight และต้นทุนต่ำ Low Cost .. โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คาดหมายว่า แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery จะถูกนำมาใช้งานในระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ส่วนใหญ่ที่เน้นด้านความคล่องตัว เช่น ยานยนต์ และอุตสาหกรรมการบินในอนาคต ซึ่งต้องการอุปกรณ์ระบบจัดเก็บพลังงานน้ำหนักเบา และใช้งานได้ระยะทนยาว เช่น รถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs, อากาศยาน Airplane หรืออากาศยานไร้คนขับ เช่น โดรน Drone เป็นต้น ..
แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery เป็นเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับประเทศที่ขาดแคลนแร่ธาตุหายาก และมีทรัพยากรธรรมชาติอย่างจำกัด .. ทั้งนี้ เนื่องจากใช้วัสดุกำมะถัน Sulfur : 16S และคาร์บอน Carbon : 6C มีราคาไม่แพง Dr. Jun-Woo Park ผู้นำทีมวิจัยของ KERI ชี้ให้เห็นว่า พวกเขากำลังวางแผนที่จะรวมผลการวิจัยนี้เข้ากับเทคโนโลยี ‘การสังเคราะห์สารอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งในขนาดใหญ่ Large Scale Synthesis of Solid Electrolyte’ ที่พัฒนา และเป็นเจ้าของโดย KERI เพื่อยกระดับเทคโนโลยีดั้งเดิมให้ก้าวหน้าขึ้นอีกสำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมกำมะถันโซลิดสเตทรุ่นต่อไป Next-Generation Solid-State Lithium – Sulfur Battery ซึ่งจะให้ประสิทธิภาพสูงขึ้นไปอีกระดับหนึ่งได้อย่างแน่นอนไม่มีข้อสงสัย หมายถึง สมรรถนะของยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ในอนาคตที่สูงขึ้นด้วยนั่นเอง ..
ในสหรัฐฯ ตัวอย่างงานวิจัยของ University of Michigan, Monash University และ Stanford University ก็เช่นเดียวกัน .. แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery มีความจุพลังงานจำเพาะ Specific Capacity ที่ดีเยี่ยม แต่เนื่องจากการเจริญเติบโตของเดนไดรต์ Dendrite Growth และการแพร่กระจายของลิเธี่ยมพอลิซัลไฟด์ Lithium Polysulfide : LPS Diffusion ทำให้อายุการใช้งานของวงจรจึงถูกจำกัดอย่างรุนแรง และไม่เพียงพอสำหรับใช้ในเชิงพาณิชย์ .. ด้วยเหตุนี้ งานวิจัยของพวกเขาจึงเน้นย้ำถึงศักยภาพของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ และได้พัฒนาเมมเบรนแบตเตอรี่ชีวภาพ Bio-Inspired Battery Membrane ในลักษณะเดียวกับงานของทีมวิจัยของ KERI ด้วยการเน้นการใช้วัสดุแคโทดแบบยืดหยุ่นจาก Bio-Carbon Nano Technology ในการลดความสูญเสียวัสดุแคโทด Loss of Cathode Materials จากการชาร์จ และคายประจุซ้ำ ๆ ซึ่งช่วยให้สามารถชาร์จแบตเตอรี่ซ้ำได้หลายพันรอบสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ เช่น ในรถยนต์ไฟฟ้า EVs .. ทั้งนี้ งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications เมื่อต้นปีที่ผ่านมาอีกด้วย ..
อีกตัวอย่างในออสเตรเลีย ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Deakin University ในรัฐวิกตอเรีย Victoria ร่วมกับ Li-S Energy ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพของออสเตรเลีย ได้พัฒนาแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์รุ่นใหม่ล่าสุด New Lithium Sulfur Battery ที่อาจปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์ด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีโบรอนไนไตรด์นาโนทิวบ์ Boron Nitride Nanotubes: BNNTs คล้ายกับท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes ซึ่งได้รับการคาดหมายว่าจะนำไปสู่การใช้งานบนรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ด้วยระยะทางจากการชาร์จครั้งเดียวมากกว่า 2,000 Km และโทรศัพท์มือถือ Mobile Phones ที่มีแบตเตอรี่ชาร์จกำลังไฟฟ้าเพียงสัปดาห์ละครั้งก็พอนั้น เป็นเรื่องที่น่าประทับใจอย่างยิ่ง เป็นต้น ..
เพราะว่า ความมุ่งมั่นต่อการวิจัย และพัฒนาระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ทั่วโลกที่มีมาอย่างต่อเนื่องยาวนานกว่าทศวรรษ .. ปัจจุบัน ต้นทุน และความรวดเร็วในการผลิต Lithium Sulfur Batteries ไม่ใช่ปัญหาเดียวที่แก้ไขได้ลุล่วง .. ปัญหาข้อจำกัดรอบวงจรการชาร์จ และคายประจุของ Li-S Batteries ก็ได้รับการแก้ไขไปพร้อมด้วยเช่นกัน ..
ทั้งนี้ เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery ที่เป็นผลลัพธ์จาก Boron Nitride Nanotubes : BNNTs, Bio-Carbon Nano Technology และ Carbon Nanotube Technology รักษาความจุพลังงานในระดับสูงไว้ได้อย่างยอดเยี่ยม ขณะที่สามารถหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพของ Cathode Materials ได้อย่างมีนัยสำคัญในวงจรการชาร์จ และการคายประจุได้เป็นอย่างดี ..
ดังนั้น คาดหมายได้ว่า การลงทุนในโครงการสำหรับแผนงานการผลิต และจำหน่ายชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Batteries รุ่นใหม่บนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs กำลังจะกลายเป็นโอกาสทางธุรกิจ และนำไปสู่ความเป็นจริงในตลาดเชิงพาณิชย์แทนที่ Lithium Ion Batteries รูปแบบเดิมในอนาคตด้วยระยะทางมากกว่า 1,500 ไมล์ จากการชาร์จกำลังไฟฟ้าไม่เกิน 10 นาที เพียงครั้งเดียว ..
ทั้งนี้ เพราะว่า ชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Batteries มีความหนาแน่นของพลังงาน Energy Density สูงกว่า Lithium Ion Batteries รูปแบบเดิม อยู่ที่ 2,600 Wh/Kg ซึ่งมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต Lithium Iron Phosphate Batteries ในปัจจุบันถึง 18 เท่า รวมทั้งอายุการใช้งานที่ทนยาวนานกว่า 3-5 เท่า ด้วยรอบการชาร์จ และคายประจุหลายพันรอบ ย่อมหมายถึง โอกาสความสำเร็จสำหรับตลาดยานยนต์ไฟฟ้าสมรรถนะสูง High Performance Electric Vehicles : EVs Market ในอนาคตจากนี้ไปพร้อมด้วย ..
คาดการณ์ตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ทั่วโลก Lithium Sulfur Battery Global Market ..
ขนาดธุรกิจในตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ทั่วโลก Lithium Sulfur Battery Global Market มีมูลค่า 0.4 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2563 และคาดว่าจะสูงถึง 5.6 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2573 ทั้งนี้ อัตราเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ทั่วโลก Lithium Sulfur Battery Global Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 30.1% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2564-2573 ..
ความต้องการรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs และยานพาหนะในระบบขนส่งสาธารณะที่ใช้พลังงานไฟฟ้า Electric Power-Driven Transportation Vehicles รวมทั้งอากาศยาน เรือ และรถบรรทุกไฟฟ้าสำหรับงานหนักอื่น ๆ ด้วยจำนวนที่เพิ่มขึ้น และนโยบายภาครัฐในการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้า กับเป้าหมายที่มีต่อ “คาร์บอนเป็นศูนย์สุทธิ Zero Carbon” นั้น คาดว่าจะช่วยขับเคลื่อนการเติบโตของตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ทั่วโลก Lithium Sulfur Battery Global Market ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ .. การลงทุนที่เพิ่มขึ้นของประเทศหลัก ๆ ทั่วโลกในภาคพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Sectors เช่น กังหันลม และโซลาร์ฟาร์ม Wind & Solar Farms ได้เพิ่มความต้องการอุปกรณ์ในระบบกจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่อย่างมีนัยสำคัญ ..
ค่าใช้จ่ายที่สูงกว่าของลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Lithium Sulfur เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-ion Battery และกลไกที่ซับซ้อนสำหรับระบบการผลิตแบตเตอรี่ Li-S Batteries เป็นปัจจัยที่จำกัดการเติบโตของตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ .. ความจำเป็นในการใช้วัสดุผสมที่มีกราไฟท์ Graphite-Based Composites ในการป้องกันเดนไดรต์ Dendrites และการลัดวงจรระดับไมโคร Micro Short Circuits อย่างไรก็ตาม นวัตกรรมที่รวดเร็วต่อเนื่องของผู้ผลิตในการปรับปรุงแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนเอง ก็อาจเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ขัดขวางการเติบโตของตลาด ..
การจำแนกตามประเภทนั้น ตลาดโลก Global Market แบ่งออกเป็น Li-S Batteries ที่ความหนาแน่นของพลังงานต่ำ และความหนาแน่นพลังงานสูง .. ความจุพลังงาน Power Capacities ได้แก่ 0 – 500 mAh, 501-1,000 mAh และมากกว่า 1,000 mAh .. การใช้งานปลายทาง End Uses รวมถึงการบิน และอวกาศ Aerospace, ยานยนต์ Automotive, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ Electronic Device, กำลังไฟฟ้า และพลังงาน Power & Energy และอื่น ๆ ..
การศึกษาตลาดตามภูมิภาคในอเมริกาเหนือ North America, ยุโรป Europe, เอเชียแปซิฟิก Asia-Pacific และ Latin America, Middle East and Africa : LAMEA พบว่า ตลาดในอเมริกาเหนือ North America มีส่วนแบ่งตลาดมากที่สุด รองลงมา คือ ยุโรป Europe และเอเชียแปซิฟิก Asia-Pacific ..
บริษัทฯ ที่เป็นผู้เล่นรายใหญ่ที่ระบุในรายงานอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Lithium Sulfur Battery Industry ได้แก่ Advanced Energy Materials LLC, Ilika PLC, Johnson Matthey, LG Chem, Morrow Batteries, NOHMs Technologies, OXIS Energy, PolyPlus, Sion Power, Li-S Energy Limited และ Williams Advanced เป็นต้น ..
สรุปส่งท้าย ..
แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Lithium Sulfur Battery : Li-S Battery ถือเป็นระบบแบตเตอรี่ที่มีแนวโน้มดีเยี่ยม เนื่องจากมีความจุสูง High Capacity, ความหนาแน่นพลังงานสูงของกำมะถัน High Energy Density of Sulfur และความอุดมสมบูรณ์ในธรรมชาติ .. แบตเตอรี่เหล่านี้ ใช้คาร์บอนซัลเฟอร์เป็นแคโทด Carbon-Sulfur as a Cathode และใช้โลหะลิเธี่ยม Lithium Metal ที่ Anode ขั้วบวก .. แบตเตอรี่ลิเธี่ยม-ซัลเฟอร์ Li-S Battery สามารถผลิตขึ้นได้โดยมีความหนาแน่นพลังงาน Density of Energy มากกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ Li -ion ทั่วไป เนื่องจากมีน้ำหนักอะตอมต่ำ Low Atomic Weight .. ดังนั้น แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Lithium Sulfur Battery จึงมีความจุมากกว่า รวมทั้งแบตเตอรี่เหล่านี้สามารถชาร์จใหม่ได้ ซึ่งถือเป็นข้อดีที่สำคัญประการหนึ่ง ข้อได้เปรียบของความสามารถในการชาร์จซ้ำ และความจุสูงเหล่านี้ ทำให้แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Lithium Sulfur Battery : Li-S Battery เหล่านี้ ถูกนำไปใช้ในภาคอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น ยานยนต์ไฟฟ้า รวมถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าพกพา และอื่น ๆ อีกมากมาย ..
จากแนวโน้มความต้องการการใช้งานดังกล่าว ตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ทั่วโลก Lithium Sulfur Battery Global Market แบ่งได้ออกเป็น ยานยนต์ไฟฟ้า การบิน อิเล็กทรอนิกส์ ภาคพลังงาน และอื่น ๆ .. ภาคการบิน Aviation Sector คาดว่าจะมีส่วนสำคัญในตลาด เนื่องจากการใช้ประโยชน์ที่เพิ่มขึ้นของสิ่งเหล่านี้ในการขนส่งทางอากาศ .. อย่างไรก็ตาม ไม่มีสิ่งใดเกินไปกว่าความต้องการใช้งานชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Lithium Sulfur Battery : Li-S Battery บนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ที่ความต้องการในตลาดเพิ่มขึ้นไปพร้อมด้วยอย่างมากทั่วโลก ..
แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery ล่าสุด อาจเข้ามาแทนที่เซลล์ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Cells ในตลาดระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ และกำลังออกตัวมาแรงในตลาดพร้อมกับความต้องการยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ที่เพิ่มขึ้นทั่วโลก เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานทั้งต่อน้ำหนัก และปริมาตรที่สูงขึ้น และต้นทุนที่ลดลง ..
แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S Battery มีศักยภาพที่จะให้ EVs ได้ระยะทางมากกว่า 1,500 ไมล์ ด้วยน้ำหนักเท่ากับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนทั่วไปซึ่งทำได้เพียง 500 ไมล์ เท่านั้น ..
ประเด็นที่น่าสนใจหลัก คือ พวกมัน สามารถจัดเก็บพลังงานได้มากกว่าแบตเตอรี่ลักษณะเดียวกันด้วยเทคโนโลยีลิเธี่ยมไอออน Li-ion ปัจจุบัน ซึ่งหมายความว่า Li-S Batteries สามารถใช้งานได้ยาวนานขึ้นอย่างมากในการชาร์จเพียงครั้งเดียว .. โทรศัพท์มือถือที่ใช้งานเป็นสัปดาห์ได้โดยไม่ต้องชาร์จกำลังไฟฟ้าซ้ำอีก เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่เปลี่ยนโลกของชุดแบตเตอรี่สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าแบบพกพาไปตลอดกาล และนั่นคือ สัญญาณของชุดแบตเตอรี่ Li-S Battery Packs ล่าสุดบนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ที่เหนือชั้นกว่ารุ่นต่อไป กำลังจะมาถึงในเร็ววันนี้ ..
พวกมันยังสามารถผลิตขึ้นได้ในโรงงานที่ผลิตแบตเตอรี่ Li-ion อยู่ก่อนแล้ว ดังนั้น จึงไม่จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนอะไรมากมาย สามารถมุ่งสู่การผลิตโดยตรงได้อย่างรวดเร็ว .. ทั้งนี้ การแก้ปัญหา Lithium Polysulfides & Loss of Cathode Materials ณ อุณหภูมิห้องจากกลุ่มนักวิจัยของมหาวิทยาลัย และสถาบันวิจัยหลายแห่ง สามารถเปลี่ยนโลกได้ ซึ่งไม่เพียงแต่จะปฏิวัติวิถีชีวิตของเราเท่านั้น แต่ยังอาจช่วยโลกของเราจากปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ Climate Crisis ที่กำลังจะเกิดขึ้นด้วย .. การค้นพบที่กล่าวถึงนี้ ดูเสมือนจะนำไปสู่ปฏิวัติแบตเตอรี่ และเปลี่ยนวิธีที่เราขับเคลื่อนระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติให้สำเร็จได้ในที่สุด ..
………………………..
คอลัมน์ Energy Key
By โลกสีฟ้า ..
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
Breakthrough in Cathode Chemistry Clears Path for Lithium-Sulfur Batteries’ Commercial Viability :-
https://drexel.edu/news/archive/2022/february/lithium-sulfur-cathode-carbonate-electrolyte
1,000 – Cycle Lithium – Sulfur Battery could Quintuple Electric Vehicle Ranges :-
Cheaper, Lighter and more Energy – Dense: The promise of Lithium – Sulphur Batteries :-
Lithium Sulfur Battery Market is Booming with Rising Demand Electric Vehicles Across the Globe | Detailed Study Analysis with Forecast to 2030 :-
Lithium – Sulfur Battery Breakthrough Could Quintuple Electric Vehicle Range :-
Lithium Sulfur Battery Market Forecast – 2030 :-
https://www.alliedmarketresearch.com/lithium-sulfur-battery-market-A12076
New Battery Technologies That Could Change Everything :-
https://photos.app.goo.gl/fr4TAJbn8HB4tZny8
Lithium Ion Batteries and The Next Generation Battery Documentaries :-
https://goo.gl/photos/ndFuBVGT1z7gemix7
Lithium Sulfur Battery : Booming with Rising Demand EVs Across the Globe :-
