- Advertisment -

COLUMNISTS Energy Key Highlight

“Lithium Metal Batteries” แบตเตอรี่รุ่นใหม่ที่มีแนวโน้มยอดเยี่ยม!

วันเสาร์ 28 ธันวาคม 2567

37

0

37

Lithium Metal Batteries : LMBs Promising Next-Generation Battery System

“….ปัจจุบัน บริษัทผู้ผลิตรถยนต์ และบริษัทผู้ผลิตแบตเตอรี่ทั่วโลก ต่างเชื่อมั่นว่า แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต บนยานยนต์ไฟฟ้า คือ หนึ่งในข้อไขที่สมเหตุสมผลที่สุดสำหรับอนาคตการใช้พลังงานไฟฟ้าในภาคการขนส่ง …”

แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Batteries : LMBs ถือเป็นระบบแบตเตอรี่ยุคใหม่รุ่นต่อไปที่มีแนวโน้มยอดเยี่ยม ด้วยความหนาแน่นของพลังงานสูงมากกว่า 300 Wh/kg โดยใช้ขั้วบวกลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Anode : LMA ที่มีความจุทางทฤษฎีสูงถึง 3,860 mAh/g และศักย์รีดอกซ์ Redox Potential ต่ำถึง-3.04 V เมื่อเทียบกับอิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐาน Standard Hydrogen Electrode ..

Interfaces in Solid – State Lithium Metal Batteries | Credit : ScienceDirect

ในการแสวงหาโซลูชั่นข้อไขการจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพ ยั่งยืน และทรงพลังยิ่งขึ้นนั้น ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal : ₃Li ถือเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจ เนื่องจากภูมิทัศน์ด้านพลังงานกำลังเปลี่ยนไปสู่การปรับไปใช้ไฟฟ้า Electrification และแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Sources มากขึ้น .. การทำความเข้าใจศักยภาพ และความท้าทายของลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal : ₃Li จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับทุกผู้คนที่ให้ความสนใจอนาคตของเทคโนโลยี และพลังงาน .. ในปัจจุบันมนุษยชาติกำลังขยับเข้ามาอยู่แถวหน้าของการเปลี่ยนแปลงนี้แล้ว โดยความก้าวหน้าที่กล่าวถึงนี้ อาจปฏิวัติอุตสาหกรรมระบบจัดเก็บพลังงานก็เป็นไปได้ ..

ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal : ₃Li คือ โลหะอัลคาไลเนื้ออ่อนสีขาวเงินที่ขึ้นชื่อในเรื่องปฏิกิริยาสูง High Reactivity และมีศักยภาพทางเคมีไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม Excellent Electrochemical Potential .. คุณสมบัติเหล่านี้ ทำให้เหมาะที่จะใช้ในแบตเตอรี่ โดยเฉพาะในเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานรุ่นต่อไป ซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries : LIBs ทั่วไปตรงที่พวกมันใช้สารประกอบลิเธี่ยมในอิเล็กโทรด Lithium Compounds in the Electrodes แต่แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Batteries : LMBs ใช้ลิเธี่ยมเมทัลบริสุทธิ์ Pure Lithium Metal : ₃Li ที่ขั้วบวก Anode เป็นต้น จึงมีศักยภาพในการให้ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่ามาก Significantly Higher Energy Density ..

แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Batteries : LMBs เหล่านี้ มีอุณหภูมิในการทำงานระหว่าง 80-120°C จึงเป็นที่น่าดึงดูดใจสำหรับการใช้งานบนยานพาหนะไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs .. ลิเธี่ยมโลหะ Lithium Metal : 3Li ใช้เป็นอิเล็กโทรดลบ Negative Electrode ในขณะที่วัสดุแทรกลิเธี่ยมเธี่ยม Lithium Insertion Material ใช้เป็นอิเล็กโทรดบวก Positive Electrode .. อิเล็กโทรไลต์ Electrolyte ใช้เป็นแบบโพลีเมอร์ Polymer Based .. การมีลิเธี่ยมเธี่ยมโลหะ Metallic Lithium หรือลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal : ₃Li อยู่ที่อิเล็กโทรดลบ Negative Electrode ทำให้สามารถถูกประกอบเซลล์เคมีไฟฟ้าขึ้นได้ในสถานะการชาร์จ หรือสถานะชาร์จหรือปล่อยคายประจุ Charged or Discharged State ..

วิวัฒนาการทางเทคโนโลยี และการวิเคราะห์การเปลี่ยนผ่านจากแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนแบบของเหลว Liquid-Based Li-Ion Batteries : LIBs ไปเป็นแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Batteries : LMBs หรือแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลสถานะของแข็งทั้งหมด All-Solid-State Li-Metal Batteries : ASSLBs อย่างมีเหตุผล คือประเด็นสำคัญยิ่ง .. แผนงานสำหรับการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลแบบออกไซด์ และซัลไฟด์เป็นฐาน Oxide & Sulfide-Based ASSLBs ที่ประสบความสำเร็จซึ่งเน้นที่ความท้าทายของอินเทอร์เฟซ ได้รับการนำเสนอ โดยคำนึงถึงพารามิเตอร์ 5 ประการ ได้แก่ ความหนาแน่นของพลังงาน Energy Density, ความหนาแน่นของกำลัง Power Density, ความเสถียรในระยะยาว Long Term Stability, การประมวลผล Processing และความปลอดภัย Safety .. การตรวจสอบนี้ ใช้แนวทางการทดลองซ้ำแล้วซ้ำเล่า จากนั้นจะแยกแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลสถานะของแข็งทั้งหมด All-Solid-State Li-Metal Batteries : ASSLBs ออกเป็น 3 องค์ประกอบหลัก และคัดเลือกเล็กโทรไลต์ของแข็ง Solid Electrolytes ที่มีแนวโน้มดีที่สุด รวมทั้งตัวเลือกการจับคู่ที่เป็นประโยชน์มากที่สุดกับวัสดุแคโทดออกไซด์ Oxide Cathode Materials และแอโนดโลหะลิเธี่ยม Lithium Metal : ₃Li Anode ..

Solid Power’s 22-Layer : 20Ah All Solid-State Lithium Metal Cell Compared to the Company’s First-Generation 10-Layer, 2Ah Cell | Credit : Clean Technica

การวิเคราะห์อย่างละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมี Chemical, ไฟฟ้าเคมี Electrochemical และคุณสมบัติเชิงกล Mechanical Properties ของอิเล็กโทรไลต์ของแข็งอนินทรีย์ Inorganic Solid Electrolytes จำนวน 2 ประเภทที่มีแนวโน้มมากที่สุดซึ่งได้รับการตรวจสอบ นั่นคือ ออกไซด์ และซัลไฟด์ Oxides & Sulfides ได้ถูกนำเสนอ .. ทั้งนี้ ความท้าทายสำคัญที่สุดที่เกี่ยวข้องกับการจับคู่ของอิเล็กโทรไลต์ของแข็ง Solid Electrolyte กับแคโทดที่ใช้ออกไซด์เป็นฐาน Oxide-Based Cathodes และแอโนดลิเธี่ยมเมทัล Li-Metal Anode ซึ่งทำให้แบตเตอรี่โซลิดสเตตลิเธี่ยมเมทัล Solid-State Li-Metal Batteries นั้น กลายเป็นระบบแบตเตอรี่รุ่นใหม่ต่อไปที่มีแนวโน้มยอดเยี่ยม ด้วยความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าด้วยมุมมองในอนาคต แนวทาง และกลยุทธ์ทางวิศวกรรมอินเทอร์เฟซแบบเลือกสรร Selective Interface Engineering Strategies เพื่อให้มั่นใจว่า แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลแบบโซลิดสเตต Solid-State, Lithium Metal Batteries : LMBs จะสามารถจัดเก็บพลังงานได้มากกว่าอย่างมากในปริมาตรเดียวกัน และชาร์จกำลังไฟฟ้าได้ในเวลาเพียงเศษเสี้ยว เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนรูปแบบดั้งเดิม Traditional Lithium-Ion Batteries ..

แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries ล่าสุดส่งสัญญาณการเปลี่ยนแปลงบนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ที่น่าตื่นเต้น ..

รถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ควรจะเป็นอนาคตได้ แต่ก็ยังมีปัญหาที่ทำให้ผู้ซื้อรถยนต์จำนวนมากไม่จัดหาพวกมันมาใช้งาน .. ช่วงระยะทางที่สั้นเกินไป Range is Too Short, ชุดแบตเตอรี่ Battery Packs มีน้ำหนักมากเกินไป และมีราคาแพง Too Heavy & Expensive .. พวกมันใช้เวลาชาร์จนานเกินไป Take Too Long to Charge .. แต่บริษัทฯ ผู้ผลิตหลายแห่งกล่าวว่า พวกเขามีเทคโนโลยีที่จะแก้ปัญหาเหล่านี้ได้หลายอย่าง หรือแม้แต่ทั้งหมดด้วยซ้ำไปจากนี้ไป ..

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โตโยต้า Toyota ยืนยันว่าปัจจุบันพวกเขาอาจได้มาถึงจุดสุดยอดของความก้าวหน้าดังกล่าวแล้ว ขณะที่ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้ารายอื่นๆ กำลังทำงานร่วมกับบริษัทแบตเตอรี่หลายแห่งเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีใหม่นี้ ..

การพัฒนาที่จะเกิดขึ้นนี้ เรียกว่า “แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries” ซึ่งพวกมันอยู่ห่างออกไปอีกเพียงไม่กี่ปีเท่านั้น .. ทั้งนี้ คาดว่า Toyota’s bZ4X Electric Car คือ หนึ่งในตัวอย่างสุดยอดยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ที่ใช้ชุดแบตเตอรี่เทคโนโลยีโซลิดสเตต Batteries with Solid-State Technology ที่มีขั้วบวกเป็น Lithium Metal Anode ซึ่งจะเริ่มวางตลาดในปี 2567 นี้แล้ว โดยพวกมัน สามารถทำระยะทางได้เป็น 2 เท่า อยู่ที่ 1,200 Km ด้วยการชาร์จเพียงครั้งเดียวในเพียงไม่กี่นาทีเท่านั้น ..

ในสหรัฐฯ ก็เช่นกัน บริษัทสตาร์ทอัพแบตเตอรี่ EV ชื่อ SES AI ของสหรัฐฯ และ Hyundai-Kia ใกล้จะวางจำหน่ายแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลเชิงพาณิชย์ Lithium Metal Battery Commercialization แล้ว .. บริษัท SES AI ได้พัฒนาแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลกึ่งแข็ง Semi-Solid Lithium-Metal Batteries สำหรับยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs โดยเร่งการผลิต และการทดสอบ พร้อมแผนร่วมมือกับบริษัท Hyundai และ Kia ในการสร้างโรงงานแบตเตอรี่แห่งใหม่ในเกาหลีใต้ รวมทั้งตั้งเป้าหมายที่จะนำแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลรุ่นถัดไป Next Generation Lithium Metal Batteries ออกสู่ตลาดให้เร็วที่สุด ภายในก่อนปี 2569 และมีข้อตกลงในการสร้าง และทดสอบกับ Hyundai Motor Group มาพร้อมด้วย ..

บริษัทฯ ผู้ผลิตรถยนต์ต่างๆ เช่น Stellatis, Hyundai และ Volkswagen ยังได้ร่วมมือกับบริษัทฯ ที่ทำงานเกี่ยวกับแบตเตอรี่โซลิดสเตต Solid – State Batteries อีกด้วย .. เทคโนโลยีนี้ ถือเป็นคำมั่นสัญญาในเรื่องแบตเตอรี่ที่มีขนาดเล็กลง และเบากว่า แต่ก็ให้พลังงาน และกำลังมากกว่า พวกมันปลอดภัยกว่าโดยมีโอกาสเกิดเพลิงไหม้น้อยลงเมื่อเกิดอุบัติเหตุเช่นกัน ..

แต่เทคโนโลยีโซลิดสเตต Solid-State Technologies ก็มีความท้าทายในตัวเอง และไม่ใช่วิธีเดียวที่ผู้ผลิตรถยนต์จะสามารถชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าที่เบากว่า Lighter, ถูกลง Cheaper และชาร์จได้เร็วกว่า Faster Charging มาพร้อมด้วยได้ง่ายนัก ..

นาย ซิน ลี่ Xin Li รองศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์จากคณะวิศวกรรมศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ประยุกต์จอห์น เอ. พอลสันแห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด Associate Professor of Materials Science at the Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Science : SEAS กล่าวไว้ว่า “แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium-Metal Batteries ถือเป็นเป้าหมายสูงสุดของไฟฟ้าเคมีแบตเตอรี่ เนื่องจากมีความจุสูง High Capacity และความหนาแน่นของพลังงานสูง High Energy Density แต่แบตเตอรี่เหล่านี้ บางครั้งอาจมีความเสถียรต่ำมาโดยตลอด” ..

ขณะนี้ ซิน ลี่ Xin Li และทีมงานของเขา ได้ออกแบบแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Lithium-Metal Solid-State Batteries ที่มีเสถียรภาพ ซึ่งสามารถชาร์จ และปล่อยคายประจุได้อย่างน้อย 10,000 ครั้ง ซึ่งมากกว่าที่เคยได้มีการสาธิตมาก่อนมากด้วยความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าที่สูง High Current Density .. ทีมนักวิจัยได้นำการออกแบบใหม่นี้มาจับคู่กับวัสดุแคโทดที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงเชิงพาณิชย์ Commercial High Energy Density Cathode Materials ..

เทคโนโลยีแบตเตอรี่นี้ สามารถเพิ่มอายุการใช้งานของรถยนต์ไฟฟ้าให้เทียบเท่ากับรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินได้ คือ 10-15 ปี โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ .. ด้วยความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าที่สูง High Current Density จึงสามารถทำให้แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries ปูทางไปสู่ยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs สามารถชาร์จเต็มได้ ภายใน 5-10 นาทีเท่านั้น ..

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries และลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries ที่ใช้บนรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ในปัจจุบัน คือ ส่วนประกอบที่เรียกว่าอิเล็กโทรไลต์ Electrolyte และการใช้ลิเธี่ยมเมทัลบริสุทธิ์ Pure Lithium Metal : ₃Li ที่ขั้วบวก Anode เป็นต้น .. ในลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries นั้น อิเล็กโทรไลต์ Electrolyte จะเป็นของเหลวที่เหนียวเหนอะหนะ และติดไฟได้ ขณะที่อิเล็กโทรไลต์ Electrolyte ในแบตเตอรี่โซลิดสเตต Solid-State Batteries จะเป็นของแข็ง .. อิเล็กโทรไลต์โซลิด Solid Electrolyte นั้นคือ เหตุผลหนึ่งที่ทำให้แบตเตอรี่โซลิดสเตต Solid-State Batteries ปลอดภัยกว่าลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries หากแบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์เหลวแตก หรือเจาะ ทั้งสองด้านของอิเล็กโทรไลต์ Two Sides of the Electrolyte อาจไหลซึมเข้าหากัน ซึ่งอาจจะนำไปสู่การไหลของพลังงานที่ไม่สามารถควบคุมได้ Uncontrolled Energy Flow และตามมาด้วยเพลิงไหม้ Fire ..

โดยทั่วไปแล้ว ของแข็ง Solids ยังมีความหนาแน่นมากกว่าของเหลว Liquids ซึ่งหมายความว่า อิเล็กโทรไลต์ Electrolyte ใช้พื้นที่น้อยกว่า และเซลล์แบตเตอรี่ Battery Cells มีขนาดเล็กลงได้ .. แต่บางบริษัทฯก็กำลังดำเนินกลยุทธ์อื่นๆ เช่นกัน ซึ่งจะทำให้แบตเตอรี่มีขนาดเล็กลง Smaller, เบาขึ้น Lighter และยังชาร์จได้เร็วขึ้น Faster Charging อีกด้วย ..

ความท้าทายหลักสำหรับบริษัทฯ ผู้ผลิตแบตเตอรี่เหล่านี้ทั้งหมด และผู้ผลิตรถยนต์ที่ลงทุนในบริษัทฯ เหล่านี้คือวิธีการผลิตแบตเตอรี่ไฮเทคในเชิงเศรษฐกิจ โดยใช้จำนวนที่จำเป็นในการสร้างรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ราคาไม่แพง ในขณะเดียวกัน มีเทคโนโลยีแบตเตอรี่ Battery Technologies ที่แข่งขันกันซึ่งเทคนิคการผลิตล่าสุดได้รับการยอมรับเป็นอย่างดี ..

ขณะนี้ พื้นที่เปิดกว้างสำหรับบริษัทสตาร์ทอัพ Start-Up Companies หลายแห่ง ซึ่งแต่ละแห่งต้องทำงานร่วมกันโดยใช้ส่วนผสมทางเคมีที่แตกต่างกัน .. นาย William Kephart นักวิจัยแบตเตอรี่ของบริษัทที่ปรึกษา P3 Group กล่าวไว้ว่า แม้แต่โครงสร้างทางกายภาพที่แตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับแบตเตอรี่ของพวกเขา แต่ก็ยังไม่มีเทคโนโลยีใดที่ถือว่าเหนือชั้นกว่าอย่างชัดเจนนักเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries ..

เวลาในการชาร์จที่รวดเร็ว Fast Charging Times ซึ่งเป็นความต้องการของผู้บริโภคหลัก Key Consumer Demand ถือเป็นความท้าทายประการหนึ่งสำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries .. โดยทั่วไปแล้ว ลิเธี่ยมไอออนในแบตเตอรี่ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันจะใช้เวลานานกว่าในการเคลื่อนที่ผ่านวัสดุแข็งมากกว่าของเหลว .. นาย William Kephart ชี้ว่า ด้วยอิเล็กโทรไลต์ของแข็ง Solid Electrolyte และเมื่อผนวกรวมแคโทดที่ใช้ออกไซด์เป็นฐาน Oxide-Based Cathodes และแอโนดลิเธี่ยมเมทัล Li-Metal Anode ไปพร้อมด้วยแล้ว พวกมันจะสามารถทำให้ชุดแบตเตอรี่ มีสมรรถนะที่สูงขึ้นทั้งในด้านประสิทธิภาพ ความหนาแน่นของพลังงาน และกำลังที่เหนือกว่า ซึ่งส่งผลต่อการเร่งความเร็วของยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles: EVs ที่เหนือชั้นกว่าตามมาด้วย ..

อย่างก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries มีแนวโน้มที่จะมีราคาแพงกว่าเนื่องจากใช้ปริมาณลิเธี่ยม Lithium : ₃Li มากกว่า .. ทั้งนี้ ราคาของลิเธี่ยม Lithium : ₃Li จะลดลงเมื่อมีการพบ และเข้าถึงแหล่งที่มามากขึ้น แต่เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่อื่นๆ แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries ยังจะมีราคาสูงกว่าเทียบกับขนาดที่เท่ากัน ดังนั้นการออกแบบให้มีขนาดเล็กลงด้วยประสิทธิภาพ และความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น จะทำให้ต้นทุนของแบตเตอรี่โซลิดสเตต Solid-State Batteries ลดลง เพื่อทำตลาดเชิงพาณิชย์ได้ ..

นอกเหนือจากบริษัทสตาร์ทอัพแล้ว ผู้ผลิตรถยนต์ยักษ์ใหญ่รุ่นเก่า Big Legacy Automakers ยังเข้าสู่การแข่งขันในตลาดแบตเตอรี่โซลิดสเตต Solid-State Battery Race มาพร้อมด้วย ตัวอย่างเช่น Volkswagen มีความร่วมมือกับ QuantumScape ซึ่งได้ลงทุน 300 ล้านเหรียญสหรัฐฯ หรือสัดส่วนการถือหุ้น 20% ในบริษัทฯ โดยเป้าหมายของความร่วมมือครั้งนี้นั้น คือการมีแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid State Lithium Metal Batteries ให้พร้อมใช้งานภายในปี 2567 ..

อีกตัวอย่างหนึ่งคือ Toyota ซึ่งร่วมมือกับกลุ่มบริษัทฯ ในเครือของญี่ปุ่นอย่าง Panasonic ในการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries .. โตโยต้า Toyota มีทีมงาน R&D มากกว่า 200 คน และสิทธิบัตรมากกว่า 1,000 รายการที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่โซลิดสเตต Solid-State Batteries .. สุดท้ายนี้ General Motors ยังได้ลงทุนอย่างมากในด้านเทคโนโลยี โดยร่วมมือกับ POSCO เพื่อช่วยพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries .. บริษัทฯเหล่านี้เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วนของผู้เข้าร่วมในพื้นที่นี้ นอกจากนี้ ยังมีผู้ผลิตรถยนต์รายอื่นๆ อีกจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการแข่งขันแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid State Lithium Metal Batteries Race ..

EV Solid State Lithium Metal Batteries | Credit : American Chemical Society / ACS Publications

ทั้งนี้ อนาคตของแบตเตอรี่โซลิดสเตต Future of Solid-State Batteries ยังคงเป็นเรื่องยากที่จะคาดเดาได้ .. เมื่อพิจารณาถึงปริมาณการลงทุนที่แท้จริงที่ไหลเข้าสู่การวิจัย และพัฒนาแล้ว มีความเป็นไปได้สูงที่การพัฒนาสู่ผลิตภัณฑ์บนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs สมรรถนะเหนือชั้นกว่าที่ใกล้จะเกิดขึ้นซึ่งจะทำให้สามารถผลิตแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries ที่ปลอดภัย Safe, คุ้มต้นทุน Cost-Competitive และมีประสิทธิภาพ Efficient มากกว่าก่อนหน้านี้ได้ .. ความก้าวหน้าของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Breakthrough in Solid-State Lithium Metal Batteries คาดหมายว่าจะปฏิวัติอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้า Revolutionize the Electric Vehicles : EVs Industry และนำมนุษยชาติเข้าใกล้อนาคตที่ยั่งยืนอย่างเต็มที่ Fully Sustainable Future จากนี้ไปให้สำเร็จได้ในที่สุด ..

คาดการณ์ตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลทั่วโลก Global Lithium Metal Battery Market ..

การสำรวจตลาดของ Market Research Future พบว่า ขนาดธุรกิจในตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลทั่วโลก Global Lithium Metal Battery Market มีมูลค่า 9.45 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2565 .. อุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Battery Industry ได้รับการคาดหมายว่าจะเติบโตจาก 11.53 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2566 เป็น 68.79 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2575 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลทั่วโลก Global Lithium Metal Battery Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 21.96% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2567-2575 ..

ความต้องการรถยนต์ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น Growing Demand for Electric Vehicles : EVs คือปัจจัยสำคัญที่ขับเคลื่อนการเติบโตนี้ .. การที่ยานยนต์ยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในหลายประเทศ และแม้ว่ารถยนต์ประเภทนี้จะต้องใช้แบตเตอรี่ลิเธี่ยมประเภทอื่น Other Types of Lithium Batteries ด้วยก็ตาม แต่ข้อดีด้านประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Performance Advantages of Lithium Metal Batteries : LMBs ทำให้แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Batteries : LMBs เหมาะสำหรับการใช้งานประเภทนี้เป็นพิเศษ ..

สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ International Energy Agency : IEA ประมาณการว่า อุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า EV Industry จะเติบโตเป็นมากกว่า 300 ล้านหน่วย ภายในปี 2573 .. ด้วยเหตุนี้ ความต้องการแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Demand for Lithium Metal Batteries จึงยังคงเติบโตต่อไป ส่งผลให้ตลาดขยายตัว .. นอกจากนี้การพัฒนาโซลูชั่นแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลที่สร้างสรรค์อื่นๆ Development of Other Innovative Lithium Metal Battery Solutions จะผลักดันการขยายตัวนี้ ส่งผลให้การออกแบบรถยนต์ไฟฟ้า และการใช้งานอื่นๆ ก้าวหน้าขึ้น นอกจากนี้ยังเป็นปัจจัยในการขยายตัวของตลาดอีกด้วย .. โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Batteries : LMBs ใช้สำหรับรถโดยสารไฟฟ้า Electric Buses, รถบรรทุก Trucks และยานพาหนะสำหรับงานหนักอื่นๆ Other Heavy Vehicles .. ทั้งนี้เพื่อให้พวกมันทำงานในแอปพลิเคชั่นดังกล่าวได้ แบตเตอรี่จะต้องมีพลังงาน และให้กำลังที่สูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมทั่วไป Conventional Lithium Batteries รวมถึงการมีอายุการใช้งานยาวนาน ซึ่งแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Batteries : LMBs สามารถตอบสนองให้ได้อย่างประสบความสำเร็จ ..

โดยภาพรวมแล้ว การพัฒนารถยนต์ไฟฟ้า Development of Electric Vehicles : EVs ในหลากหลายสาขาที่เพิ่มมากขึ้น จะยังคงส่งเสริมการเติบโตของตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Growth of the Lithium Metal Battery Market ต่อเนื่องต่อไปด้วยความเร่ง .. สุดท้ายแรงจูงใจ และนโยบายภาครัฐในหลายประเทศ สนับสนุนการพัฒนา และการนำรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs มาใช้ ซึ่งปัจจัยหลักที่ผลักดันการพัฒนาเชิงนโยบายนี้ คือ ความจำเป็นในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก Reduce Greenhouse Emissions .. แต่ยังมีเหตุผลอื่นๆ อีกด้วย ตัวอย่างเช่น รัฐบาลในประเทศที่มีอัตรามลพิษทางอากาศสูง มีแรงจูงใจเพิ่มเติมในการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs และอัตราการนำ EVs มาใช้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องนั้น มาจากการลงทุนอย่างมากจากการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้านการชาร์จ Development of Charging Infrastructure มาพร้อมด้วย ..

Solid State Lithium Metal Batteries / Toyota Solid State Battery for EVs | Credit : Toyota

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ Advances in Battery Technologies ยังเป็นแรงผลักดันตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Battery Market อีกด้วย .. นักวิจัยกำลังพัฒนาเทคโนโลยีต่างๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Improve Lithium Metal Battery Performance และลดต้นทุนของแบตเตอรี่เหล่านี้ Lower Costs for These Batteries .. ซึ่งหมายรวมถึง วัสดุอิเล็กโทรดใหม่ New Electrode Materials, อิเล็กโทรไลต์ Electrolytes และการออกแบบเซลล์ Cell Designs .. อิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตต Solid-State Electrolytes กำลังได้รับการพัฒนา ซึ่งมีข้อได้เปรียบเหนืออิเล็กโทรไลต์เหลวหลายประการ รวมถึงความปลอดภัยที่ดีกว่า ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น ..

อิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตต Solid-State Electrolytes ที่กำลังพัฒนาคาดว่าจะเพิ่มประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Batteries : LMBs ได้เป็นอย่างมาก และทำให้พวกมันน่าดึงดูดใจมากขึ้นสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า และอุปกรณ์อื่นๆ e-Vehicles & Other Devices .. นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาวัสดุแคโทดใหม่ๆ ที่ให้ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น คาดว่าจะมีการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่เพิ่มเติมในอนาคต ซึ่งจะส่งผลกระทบเชิงบวกอย่างมากต่อการเติบโตของตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Growth of the Lithium Metal Battery Market จากนี้ไป ..

Electricity-Magnetism & Lithium Metal Battery Composition | Credit : Electricity-Magnetism

ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งที่ขับเคลื่อนตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Battery Market คือความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับระบบจัดเก็บพลังงาน Growing Demand for Energy Storage Systems .. ระบบเหล่านี้ ใช้เพื่อจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินที่ผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน Excess Electricity Generated by Renewable Energy Sources เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม Solar & Wind Power .. แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Batteries : LMBs ถือเป็นอุปกรณ์แบบชาร์จไฟฟ้าใหม่ได้รุ่นล่าสุดที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง และอายุการใช้งานยาวนาน จึงเป็นโซลูชั่นข้อไขที่ยอดเยี่ยมสำหรับการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage .. ด้วยการใช้งานแหล่งพลังงานหมุนเวียนอย่างแพร่หลาย Wide Implementation of Renewable Energy Sources ส่งผลให้ระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systemsจึงมีความจำเป็นมากขึ้นเรื่อยๆ ยิ่งมีการจัดตั้งโครงการพลังงานหมุนเวียนมากขึ้นเท่าไร ผู้พัฒนาก็ยิ่งต้องการโซลูชั่นข้อไขที่เชื่อถือได้สำหรับการจัดเก็บพลังงาน Reliable Solution for Storing Generated Electricity ที่ผลิตขึ้นได้ในลักษณะที่มีประสิทธิภาพ และสะอาดมากขึ้นเท่านั้น ..

อย่างไรก็ตาม ในประเด็นเฉพาะของลิเธี่ยมเมทัล Lithium : ₃Li นั้น อ้างถึงข้อมูลการสำรวจตลาดของ EIN Presswire ระบุว่า ตลาดลิเธี่ยมเมทัลทั่วโลก Global Lithium Metal Market มีมูลค่า 4.3 พันล้านเหรียญสหรัฐฯในปี 2565 และคาดว่าจะเติบโตถึง 13.5 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2575 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี อยู่ที่ค่า CAGR 12.1% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2566-2575 ..

ทั้งนี้ ตลาดลิเธี่ยมเมทัลระดับโลก Global Lithium Metal Market คือภูมิทัศน์สำคัญในเวทีธุรกิจระดับโลก ซึ่งขับเคลื่อนโดยความต้องการแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Demand for Lithium Batteries รูปแบบต่างๆ และรวมถึงแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Breakthrough in Solid-State Lithium Metal Batteries ที่เพิ่มสูงขึ้นในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงอิเล็กทรอนิกส์ Electronics, ยานยนต์ Automotive และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy ..

ในขณะที่ภาคส่วนเหล่านี้ยังคงขยายตัว ความต้องการแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูงที่มีความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มมากขึ้นด้วยนั้น ส่งผลสำคัญที่ทำให้ความต้องการโลหะลิเธี่ยม หรือลิเธี่ยมเมทัล Demand for Lithium Metal : ₃Li ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในการผลิตแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นตามไปด้วย .. บริษัทต่างๆ ที่ดำเนินธุรกิจในตลาดลิเธี่ยมเมทัล Companies Operating in the Lithium Metal Market กำลังเผชิญกับภูมิทัศน์ที่เปลี่ยนแปลงไปด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี Technological Advancements, ความท้าทายในห่วงโซ่อุปทาน Supply Chain Challenges และกรอบการกำกับดูแลที่เปลี่ยนแปลงไป Evolving Regulatory Frameworks .. ความร่วมมือเชิงกลยุทธ์ Strategic Partnerships, การลงทุนในการวิจัยและพัฒนา Investments in Research & Development และความพยายามเพื่อให้แน่ใจว่าจะมีแหล่งจัดหาลิเธี่ยมเมทัลที่ยั่งยืน และมีประสิทธิภาพ Efforts to Ensure a Sustainable & Efficient Supply of Lithium Metal : ₃Li ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับธุรกิจที่ต้องการใช้ประโยชน์จากโอกาสทางการตลาดที่เติบโต และแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มมากขึ้นที่เกี่ยวข้องกับการบริหารจัดการทรัพยากร Resource Management และการรีไซเคิลแบตเตอรี่ Battery Recycling ..

สรุปส่งท้าย ..

ลิเธี่ยม Lithium : ₃Li เป็นวัสดุแอโนดในจินตนาการ Ideal Anode Material ที่เหมาะสำหรับแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟใหม่ได้ เนื่องจากมีความจุจำเพาะทางทฤษฎีสูงมาก อยู่ที่ 3,860 mAh/g ความหนาแน่นต่ำ และศักย์ไฟฟ้าเคมีเชิงลบต่ำที่สุด อยู่ที่ -3.040 V เทียบกับอิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐาน แต่ก่อนหน้านี้ น่าเสียดายที่การเติบโตของลิเธี่ยมแบบเดนไดรต์ที่ควบคุมไม่ได้ Uncontrollable Dendritic Li Growth และประสิทธิภาพคูลอมบิกที่จำกัด Limited Coulombic Efficiency ในระหว่างการสะสม/การแยกลิเธี่ยมที่มีอยู่ในแบตเตอรี่เหล่านี้ ได้ขัดขวางการใช้งานจริงในช่วง 40 ปีที่ผ่านมา

อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันสถานการณ์ได้เปลี่ยนไปแล้ว ด้วยการวิจัย และพัฒนาจนถึงวันนี้ การทำงานที่ปลอดภัย และมีประสิทธิภาพของแอโนดลิเธี่ยมโลหะ Li Metal Anodes ได้กลายเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยให้กำหนดชะตากรรมของแบตเตอรี่ที่มีแนวโน้มที่ยอดเยี่ยมหลายตัวสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่รุ่นต่อไปได้ รวมถึงแบตเตอรี่ลิเธี่ยมอากาศแบบชาร์จไฟฟ้าใหม่ได้ Rechargeable Li-Air Batteries, แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซัลเฟอร์ Li-S batteries และแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัล Lithium Metal Batteries : LMBs ที่ใช้สารประกอบอินเทอร์คาเลชั่น Intercalation Compounds เป็นแคโทด Cathodes .. การวิเคราะห์ปัจจัยต่าง ๆ ที่ส่งผลต่อสัณฐานวิทยา Factors that Affect the Morphology และประสิทธิภาพคูลอมบิก Coulombic Efficiency ของแอโนดลิเธี่ยมโลหะ Li Metal Anodes ได้รับการทบทวนปรับปรุง ส่งผลให้พัฒนาการทางเทคโนโลยีล่าสุด ให้ผลที่น่าตื่นเต้นที่อาจปฏิวัติอุตสาหกรรมระบบจัดเก็บพลังงานจากนี้ไปก็เป็นไปได้ ..

แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicle Batteries : EVBs คือแบตเตอรี่แบบชาร์จประจุไฟฟ้าใหม่ได้ Rechargeable Batteries ที่ถูกนำมาใช้งานเพื่อให้พลังงานแก่มอเตอร์ไฟฟ้า Electric Motors ของรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ Battery Electric Vehicles : BEVs หรือรถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด Hybrid Electric Vehicles : HEVs ..

เมื่อเทียบเคียงกับรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงเหลว Liquid Fuels ในเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน Internal Combustion Engines : ICEs แล้ว พบว่าเทคโนโลยีแบตเตอรี่ในปัจจุบันส่วนใหญ่ Most Current Battery Technologies มีพลังงานจำเพาะที่ต่ำกว่ามาก Much Lower Specific Energy และมักส่งผลกระทบต่อระยะทางปฏิบัติการสูงสุดที่ลดลงของยานพาหนะไฟฟ้าทั้งหมด Reduced Maximum Range of All-Electric Vehicles .. ดังนั้น การพัฒนาแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicle Batteries: EVBs ให้ยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs สามารถขับเคลื่อนไปได้ไกลขึ้น และมีกำลังขับสูงขึ้นด้วยการชาร์จเพียงครั้งเดียว Single Charge, ชาร์จเร็วขึ้น รวมทั้งด้วยต้นทุนต่ำลง Charge Faster & Cost Less คือความต้องการสูงสุดของผู้บริโภค และโอกาสทางธุรกิจสำหรับอนาคตในภาคระบบขนส่ง Transportation Sector จากนี้ไป ..

ความต้องการชุดแบตเตอรี่ขั้นสูงที่เหนือชั้นกว่า More Advanced Batteries เช่น แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries, แบตเตอรี่โซเดียมไอออน Sodium-Ion Batteries และ Solid-State Batteries รุ่นใหม่ๆ โดยเฉพาะในตลาดยานยนต์ไฟฟ้า EVs Market เพียงอย่างเดียว คาดการณ์ไว้ว่า ใน 15 ปีข้างหน้า ปริมาณความต้องการแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicle Batteries : EVBs ทั่วโลกจะขยายตัวเติบโตขึ้นถึง 100 เท่า ในขณะที่ราคาจะลดลงประมาณ 3 เท่า .. นี่ยังไม่รวมมูลค่าการตลาดจากระบบจัดเก็บพลังงานขนาดเล็กสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา Portable Electronics หรือขนาดกลาง และขนาดใหญ่อื่นๆ ด้วย เช่น ชุดแบตเตอรี่ในรูปแบบ Battery Energy Storage System : BEES ที่ติดตั้งตามบ้านเรือน ในครัวเรือน ที่อยู่อาศัย ชุมชน สถานที่ทำงาน โรงงานอุตสาหกรรม และโครงข่ายระบบสายส่ง ซึ่งรวมถึง Microgrids และ Smart Grids เป็นต้นด้วยซ้ำ ..

ปัจจุบัน บริษัทผู้ผลิตรถยนต์ Automobile Companies และบริษัทผู้ผลิตแบตเตอรี่ Battery Manufacturers ทั่วโลก ต่างเชื่อมั่นว่า แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries บนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles: EVs คือ หนึ่งในข้อไขที่สมเหตุสมผลที่สุดสำหรับอนาคตการใช้พลังงานไฟฟ้าในภาคการขนส่ง Transportation Sector .. อย่างไรก็ตาม การพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries สำหรับยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ดูเสมือนยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่พวกมัน สามารถทำงานได้ได้อย่างยอดเยี่ยมในห้องปฏิบัติการ รวมทั้งเป็นแหล่งพลังงานให้แก่อุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กอีกมากมาย และได้รับการคาดหมายว่า พวกมันกำลังจะถูกนำไปใช้งานจริงบนยานยนต์ไฟฟ้าเพื่อเข้าสู่ตลาด Electric Vehicles : EVs Market ที่กำลังขยายตัวด้วยความเร่งในอนาคตอันใกล้จากนี้ไป ไม่มีข้อสงสัย ..

ในห้องปฏิบัติการของ Toyota แสดงให้เห็นว่า ความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่โซลิดสเตท Energy Density of Solid-State Batteries อยู่ที่ระดับมากกว่า 450 Wh/Kg ซึ่งมากกว่าชุดแบตเตอรี่ใหม่ล่าสุดของ Tesla ที่ดีที่สุด ซึ่งอยู่ที่เพียง 300 Wh/Kg เท่านั้น .. และไม่ว่าจะเป็น Toyota หรือ Tesla รวมทั้งบริษัทผู้ผลิตรถยนต์ Automobile Companies ทั้งหลาย พวกเขาตระหนักดีถึงศักยภาพของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries และอาจรอให้เทคโนโลยีนี้เติบโตขึ้นอีกเล็กน้อยก่อนที่จะวางแผนพัฒนาพวกมันอย่างจริงจังสำหรับตลาดในอนาคตอันใกล้ข้างหน้าต่อไป ..

ปัจจุบัน ภาคส่วนของแบตเตอรี่ Battery Sector กำลังคึกคักไปด้วยนวัตกรรมที่หลากหลาย .. การวิจัยพัฒนาเกี่ยวกับเทคโนโลยีระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System Technologies เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพมากขึ้น Increasingly Efficient และสมรรถนะสูงขึ้น Higher Performance ซึ่งสามารถสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับตลาด Added Value to the Market ได้นั้น ไม่เคยหยุดนิ่ง ..

เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage or Storing Energy Technologies คือหนึ่งในปัจจัยความสำเร็จสำคัญต่ออนาคตระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติที่สะอาดกว่า และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น Cleaner & Greener Future .. แม้ว่าพลังงานที่ไม่หมุนเวียน Non-Renewable Energy Powers จะยังคงขับเคลื่อนโลกส่วนใหญ่อยู่ในปัจจุบัน แต่การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage ก็ได้กลายเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงานยั่งยืนที่กำลังเติบโตขึ้น Growing Form of Sustainable Energy ..

การอธิบายถึงความสำคัญของระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems : ESSs และกล่าวถึงสถานการณ์ปัจจุบันด้วยข้อมูลทางสถิติที่แม่นยำ ซึ่งรวมไปถึงแนวโน้มในอนาคต เช่น การเปิดตัวเทคโนโลยีชุดแบตเตอรี่รูปแบบใหม่ New Battery Technologies เช่น แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries รวมไปถึงระบบจัดเก็บพลังงานแบบไฮบริด Hybrid Storage Systems และไมโครกริดรูปแบบกระจาย Decentralized Microgrids รวมทั้งระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบต่างๆ ถือเป็นประเด็นที่จะนำไปสู่แรงผลักเพื่อเร่งกระบวนเปลี่ยนผ่านระบบพลังงานสะอาด Clean Energy Transition ให้ประสบความสำเร็จได้ภายในสิ้นทศวรรษนี้ ..

เมื่อกล่าวถึงพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy และพลังงานลม Wind Energy คำถามทั่วไปที่ผู้คนถามกัน คือ จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อลมไม่พัด และดวงอาทิตย์ไม่ได้ส่องแสง เช่น ช่วงเวลากลางคืน .. คำตอบอยู่ในชุดแบตเตอรี่ Batteries และการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage ในรูปแบบต่างๆ ..

การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage มีความสำคัญต่อเป้าหมายของผู้คนในการเปลี่ยนผ่านไปสู่ระบบพลังงานสะอาด Clean Energy Transition เมื่อเราเพิ่มแหล่งพลังงานสะอาดลงในโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Power Grids มากขึ้นเรื่อย ๆ เราก็สามารถลดความเสี่ยงของการหยุดชะงักโดยการเพิ่มความจุในการจัดเก็บกำลังไฟฟ้าบนระบบกริดที่มีระยะเวลาส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าได้ทนนาน ยิ่งไปกว่านั้น พวกมันยังมีความสำคัญต่อการสร้างไมโครกริด Microgrids ที่ชาญฉลาด และมีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถทำงานแยกย่อยออกจากระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าหลักที่ใหญ่กว่าของประเทศ และปรับปรุงความยืดหยุ่นโดยรวมของระบบพลังงาน Energy System รวมทั้งช่วยให้เราสามารถสร้างแหล่งพลังงานรูปแบบแยกเดี่ยว Stand Alone สำหรับอาคารแต่ละหลังได้อย่างมั่นใจ ..

ชุดแบตเตอรี่ขนาดใหญ่บนโครงข่ายระบบสายส่งระยะทนยาว Long-Duration Grid-Scale Battery Energy Storage เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Sources รวมทั้งชุดแบตเตอรี่ความหนาแน่นพลังงานสูง High Energy Density Batteries ในครัวเรือน และบนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ในระบบขนส่งบนท้องถนน สามารถทำให้เชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ตกยุคไปได้อย่างเฉียบขาด ..

จนถึงวันนี้ แบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Batteries คือหนึ่งในเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในตลาดปัจจุบัน One of the Most Popular Energy Storage Technologies in Today’s Market .. แบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Batteries นั้น โดดเด่นในแง่ของความหนาแน่นของพลังงาน Energy Density และประสิทธิภาพการชาร์จ และคายประจุ Charge & Discharge Efficiency ทำให้พวกมันสามารถให้พลังงานกลับมาได้สูงอย่างน่าทึ่ง Remarkably High Return of Energy .. ขนาดของพวกมันกะทัดรัด Compact Size, น้ำหนักเบา Light Weight และอายุยืน Longevity ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ Electronics, ยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs และระบบพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Systems ..

ทั้งนี้ สำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลโซลิดสเตต Solid-State Lithium Metal Batteries รุ่นต่อไปนั้น ปัญหาความไม่เสถียรได้คลี่คลายไปแล้ว ความท้าทายสำคัญที่สุดจากนี้ไปจะเกี่ยวข้องกับการจับคู่ของอิเล็กโทรไลต์ของแข็ง Solid Electrolyte กับแคโทดที่ใช้ออกไซด์เป็นฐาน Oxide-Based Cathodes และแอโนดลิเธี่ยมเมทัล Li-Metal Anode ซึ่งทำให้แบตเตอรี่โซลิดสเตตลิเธี่ยมเมทัล Solid-State Li-Metal Batteries ได้กลายเป็นระบบแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Batteries ยุคใหม่รุ่นต่อไปที่มีแนวโน้มยอดเยี่ยมที่สุด ด้วยความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า และด้วยมุมมองในอนาคต แนวทาง และกลยุทธ์ทางวิศวกรรมอินเทอร์เฟซแบบเลือกสรร Selective Interface Engineering Strategies เพื่อให้มั่นใจว่า แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเมทัลแบบโซลิดสเตต Solid-State, Lithium Metal Batteries : LMBs จะสามารถจัดเก็บพลังงานได้มากกว่าอย่างมากในปริมาตรเดียวกัน และชาร์จกำลังไฟฟ้าได้ในเวลาเพียงเศษเสี้ยว เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนรูปแบบดั้งเดิม Traditional Lithium-Ion Batteries ..

Lithium Metal Batteries / High Performance Lithium Metal Batteries | Credit : ScienceDirect

สำหรับการเปลี่ยนผ่านพลังงานของประเทศไทย Thailand Energy Transition นั้น สิ่งที่สำคัญที่สุดต่อแผนการพัฒนาพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy : RE ของประเทศไทย พบว่า หัวใจสำคัญอาจไม่ได้อยู่ที่แหล่งพลังงาน Energy Sources .. แหล่งพลังงานในประเทศมีมากมายเหลือเฟือ ประเทศไทย มีแสงแดดระดับสุดยอดเฉลี่ย 5-6 ชั่วโมงต่อวัน หรืออย่างน้อย 1,600 ชั่วโมงต่อปี แหล่งน้ำขนาดต่าง ๆ ปริมาณมหาศาลกระจายอยู่ในพื้นที่ มีน้ำฝนตกใส่ทั่วประเทศ ประมาณ 800,000 ล้าน ลบ.ม.ต่อปี และไทย คือชาติเกษตรกรรมที่มีศักยภาพ และความพร้อมในการพัฒนาแหล่งพลังงานชีวภาพ BioEnergy ในระดับแนวหน้าของโลก ..

แต่หัวใจสำคัญจริง ๆ ในการพัฒนาพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน พลังงานหมุนเวียน Renewable Energy : RE เพื่อให้เชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ตกยุคไปได้อย่างเฉียบขาดนั้น กลับขึ้นอยู่กับ ‘การพัฒนาของไทยเกี่ยวกับแบตเตอรี่ Batteries และ Energy Storage System รวมทั้งระบบการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่’ ..

ทั้งนี้ ประเด็นที่ท้าทายที่สุด และถือเป็นปัจจัยความสำเร็จสุดยอด ที่จะก้าวข้ามอุปสรรคในเรื่องการพัฒนาพลังงานที่ยั่งยืนของไทย ได้แก่ ‘การผลิต Lithium Batteries, Sodium Ion Batteries และ Graphene รวมทั้ง Solid-State Batteries รูปแบบต่างๆ ด้วยเทคโนโลยีล่าสุดนั้น จะต้องให้เกิดขึ้นในประเทศไทย’ ซึ่งมิใช่เพียงแนวคิดการประกอบ หรือการผลิตทำตลาดส่งออกเพียงรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ที่ประเทศไทยมีขีดความสามารถที่จะดำเนินการได้อยู่ก่อนแล้วเท่านั้น ซึ่งหมายถึง การเพิ่มขีดความสามารถการแข่งขันของชาติด้วยการสร้าง และผลิตระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage Systems: BEESs ให้เกิดขึ้นในประเทศ จึงเป็นหนึ่งในกุญแจสำคัญยิ่งยวดในการยกระดับความแข็งแกร่งทางเศรษฐกิจของไทยในเวทีตลาดโลกได้อย่างแน่นอน ไม่มีข้อสงสัย สำหรับอนาคตอันใกล้จากนี้ไปให้สำเร็จได้ในที่สุด ..

…………………………………….

คอลัมน์ : Energy Key

By โลกสีฟ้า ..

สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)