วันอังคาร, ธันวาคม 6, 2022
หน้าแรกCOLUMNISTSLFP Battery แร่ธาตุธรรมชาติต้นทุนต่ำ ไร้พิษ อายุใช้งานทนนาน
- Advertisment -spot_imgspot_img

LFP Battery แร่ธาตุธรรมชาติต้นทุนต่ำ ไร้พิษ อายุใช้งานทนนาน

LFP Battery: Natural Mineral Lower Cost& Long Cycle Life

“….แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต Li/LiFePO4 ได้แสดงถึงตัวอย่างความสำเร็จที่ยอดเยี่ยมในการใช้งานแบตเตอรี่รูปแบบโซลิดสเตต Solid State Batteries & Application ด้วยราคาที่ถูกกว่า ..”

พวกมัน คือ ความหวังสำหรับอนาคตระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่โครงสร้าง Structural Battery บนรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ..

แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนเหล็กฟอสเฟต Lithium Ferrophosphate: LiFePO4 or LFP มีประโยชน์ และข้อได้เปรียบมากมายเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead-Acid Batteries และแบตเตอรี่ลิเธี่ยมรูปแบบมาตรฐานอื่น ๆ Other Lithium Batteries .. อายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า Longer Life Span, ไม่มีการซ่อมบำรุง No Maintenance, ปลอดภัยอย่างยิ่ง Extremely Safe, น้ำหนักเบา Lightweight, ประสิทธิภาพการชาร์จ และคายประจุที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น Improved Discharge & Charge Efficiency และอีกมากมาย .. แบตเตอรี่ LiFePO4 ไม่ได้ราคาถูกที่สุดในตลาด แต่เนื่องจากอายุการใช้งานยาวนาน และไม่ต้องการการบำรุงรักษา จึงเป็นการลงทุนที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานที่คุ้มค่าเมื่อเวลาผ่านไป ..

Four 280 Amp Hour LiFePO4 Cells Ready to Become a 12 – Volt Battery | Credit: Panbo – The Marine Electronics Hub

Lithium Iron Phosphate Battery: LiFePO4 Battery หรือแบตเตอรี่ LFP: Lithium Ferrophosphate เป็นแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Battery รูปแบบ Solid State Battery ชนิดหนึ่งที่ใช้ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต LiFePO4 เป็นวัสดุแคโทด Cathode Material และอิเล็กโทรดคาร์บอนกราไฟท์ที่ใช้โลหะหนุน Graphitic Carbon Electrode with a Metallic Backing เป็นแอโนด Anode .. ความหนาแน่นของพลังงาน Energy Density ของ LFP Battery นั้นต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนทั่วไปประเภทอื่น ๆ เช่น นิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ Nickel Manganese Cobalt : NMC และนิกเกิลโคบอลต์อะลูมิเนียม Nickel Cobalt Aluminum : NCA และยังมีแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่ต่ำกว่า Lower Operating Voltage .. อย่างไรก็ตาม เนื่องจากต้นทุนที่ต่ำกว่ามาก ไม่เป็นพิษ อายุการใช้งานยาวนาน และปัจจัยอื่น ๆ ได้ทำให้ชุดแบตเตอรี่ LFP Battery มีบทบาทหลายประการเหมาะสมสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า EVs และการเป็นแหล่งพลังงานสำรอง รวมทั้ง LFP Battery ถือเป็นระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ระยะทนยาวที่ปราศจากโคบอลต์ Cobalt-Free ..

ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต LiFePO4 เป็นแร่ธาตุธรรมชาติของตระกูลโอลิวีน Olivine Family รูปแบบ Triphylite .. Arumugam Manthiram และ John B. Goodenough นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน ด้านวัสดุ และฟิสิกส์โซลิดสเตต American Materials Scientist & Solid-State Physicist มหาวิทยาลัย University of Texas at Austin ได้ระบุประเภทโพลีเอเนียนของวัสดุแคโทดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน และ LiFePO4 ถูกระบุเป็นครั้งแรกว่า เป็นวัสดุแคโทดที่เป็นอยู่ในกลุ่มโพลิแอนเนียนสำหรับใช้งานในแบตเตอรี่ Polyanion Class for Use in Batteries ในปี 2539 โดย Padhi et al แสดงให้เห็นการสกัดลิเธี่ยมจาก LiFePO4 และการใส่ลิเธี่ยมลงใน FePO4 แบบย้อนกลับไปมาได้ เนื่องจากมีต้นทุนต่ำ ไม่เป็นพิษ มีธาตุเหล็กอยู่เป็นจำนวนมากตามธรรมชาติ มีความคงตัวทางความร้อนที่ดีเยี่ยม คุณลักษณะด้านความปลอดภัย ประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้า และความจุจำเพาะ 170 mA·h/g หรือ 610 C/g จึงได้รับการยอมรับจากตลาดเป็นอย่างมาก ..

อุปสรรคสำคัญสำหรับการค้า คือ ค่าการนำไฟฟ้าต่ำ .. ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยการลดขนาดอนุภาค และเคลือบอนุภาค LiFePO4 ด้วยวัสดุนำไฟฟ้า เช่น ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes หรือทั้งสองอย่างพร้อมกันไป .. แนวทางนี้ได้รับการพัฒนาโดย Michel Armand และเพื่อนร่วมงานของเขา อีกแนวทางหนึ่งของกลุ่มบริษัท Yet Ming Chiang คือ การเติมสารบางตัวลงไปใน LFP ด้วยไอออนบวกของวัสดุ เช่น อะลูมิเนียม Aluminium, ไนโอเบียม Niobium และเซอร์โคเนียม Zirconium ..

อิเล็กโทรดขั้วลบ Negative Electrodes หรือแอโนดสำหรับการคายประจุ ก่อนหน้านี้มีการนำผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมมาใช้ในแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนยุคแรกแต่เดิม ปัจจุบันมีการใช้กราไฟท์สังเคราะห์ Natural or Synthetic Graphite ทดแทน ..

ข้อได้เปรียบ และข้อด้อย Advantages & Disadvantages สำหรับการใช้งาน LFP Battery ..

LFP Battery ใช้ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่ได้จากลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion-Derived Chemistry .. พวกมันมีข้อดี และข้อเสียร่วมกันกับปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าในแบตเตอรี่เคมีไฟฟ้าลิเธี่ยมไอออนมาตรฐานทั่วไปอื่น ๆ .. อย่างไรก็ตาม สำหรับ LFP Battery ยังมีความแตกต่างกันค่อนข้างมากอย่างมีนัยสำคัญ ..

ประการแรก องค์ประกอบของพวกมันมีปริมาณสำรองในธรรมชาติอยู่มากมายด้วยปริมาณมหาศาล และมีผลกระทบต่อมนุษย์ และสิ่งแวดล้อมในเชิงลบน้อยมาก ..

LiFePO4:LFP ไม่มีส่วนผสมของนิกเกิล Nickel หรือโคบอลต์ Cobalt ซึ่งโลหะหายากทั้งสองนี้ มีข้อจำกัดด้านอุปทาน และมีราคาแพง เช่นเดียวกับลิเธี่ยม Lithium .. ปัญหาสิทธิมนุษยชน และสิ่งแวดล้อม ได้รับการหยิบยกขึ้นมาเกี่ยวกับการใช้โคบอลต์ Cobalt .. ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม ได้รับการหยิบยกขึ้นมาอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับขั้นตอนการสกัดนิกเกิล Nickel ..

Tesla Model 3 / Key Characteristic Allows Tesla to Use LFP Batteries | Credit: Inside EVs / Tesla

ประการที่ 2 ได้แก่เรื่องของราคา .. ในปี 2563 ราคาเซลล์ LFP Battery ต่ำสุดที่ได้รับรายงาน คือ $80/kWh หรือ 12.5 Wh/$ .. ทั้งนี้ รายงานปี 2563 ที่เผยแพร่โดยกระทรวงพลังงานเปรียบเทียบต้นทุนของระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่สร้างด้วยชุดแบตเตอรี่ LiFePO4 : LFP เทียบกับ Nickel Manganese Cobalt : NMC พบว่า ต้นทุนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงของแบตเตอรี่ LFP นั้นน้อยกว่า NMC อยู่ประมาณ 6% และคาดการณ์ว่า เซลล์ Lithium Ferrophosphate : LFP จะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นประมาณ 67% ด้วยรอบการชาร์จ และคายประจุที่มากขึ้น .. เนื่องจากความแตกต่างระหว่างคุณลักษณะของเซลล์ไฟฟ้าเคมี แม้ว่าต้นทุนของส่วนประกอบอื่น ๆ ของระบบจะค่อนข้างสูงสำหรับชุดแบตเตอรี่ LiFePO4 : LFP แต่ในภาพรวมแล้ว ยังคงมีค่าใช้จ่ายต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงน้อยกว่าชุดแบตเตอรี่ Nickel Manganese Cobalt : NMC Batteries หรือ Lithium Manganese Cobalt Oxide Batteries อยู่ค่อนข้างมาก ..

คุณลักษณะการเสื่อมสภาพช้า และอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า คือ ประการที่ 3 .. ด้วยคุณสมบัติทางเคมีของ LiFePO4 : LFP ทำให้พวกมันมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนตัวอื่น .. ภายใต้สภาวะทั่วไป จะสามารถรองรับการชาร์จได้มากกว่า 3,000 รอบ และภายใต้สภาวะเหมาะสมที่สุด จะรองรับรอบการชาร์จ และคายประจุได้มากกว่า 10,000 รอบ ในขณะที่แบตเตอรี่ NMC รองรับเพียงประมาณ 1,000-2300 รอบเท่านั้น ซึ่งยังขึ้นอยู่กับเงื่อนไขเฉพาะอื่น ๆ ด้วย ..

เซลล์ LiFePO4 : LFP มีอัตราการสูญเสียความจุที่ช้ากว่า รวมทั้งรอบชาร์จ และคายประจุที่มากกว่า ส่งผลให้อายุการใช้งานของชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต Li/LiFePO4 ยาวนานกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนมาตรฐานทั่วไป เช่น ลิเธี่ยมโคบอลต์ Cobalt : LiCoO2 , ลิเธี่ยมแมงกานีส Manganese Spinel : LiMn2O4 หรือ ลิเธี่ยมไอออนโพลีเมอร์ Lithium-Ion Polymer Batteries และอื่น ๆ เป็นต้น ..

ประการที่ 4 แบตเตอรี่ LiFePO4 : LFP คือ ทางเลือกใช้งานทดแทนแบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead-Acid Batteries ได้จริง .. เนื่องจากเอาต์พุต 3.2 V ที่ระบุ เซลล์ไฟฟ้า 4 ตัวต่อเป็นอนุกรมกันจะได้แรงดันไฟฟ้าที่ 12.8 V ซึ่งใกล้เคียงกับแรงดันไฟฟ้าปกติของแบตเตอรี่กรดตะกั่ว 6 เซลล์ .. นอกจากคุณลักษณะด้านความปลอดภัยที่ดีกว่าของแบตเตอรี่ LFP แล้ว พวกมันสามารถทดแทนแบตเตอรี่ตะกั่วกรดได้ดีในการใช้งานต่าง ๆ เช่น ยานยนต์ และพลังงานแสงอาทิตย์ โดยระบบการชาร์จได้รับการดัดแปลงเพื่อไม่ให้เซลล์ LFP เสียหายจากแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จที่มากเกิน 3.6 V DC ต่อเซลล์ขณะชาร์จ และการชดเชยแรงดันไฟฟ้าตามอุณหภูมิ .. ความพยายามในการปรับสมดุล หรือการชาร์จอย่างต่อเนื่อง เซลล์ LFP ต้องมีความสมดุลอย่างน้อยในขั้นแรกก่อนที่จะประกอบชุด และต้องมีการติดตั้งระบบป้องกันเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีเซลล์ใดที่สามารถปล่อยประจุต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้า 2.5 V หรือการป้องกันความเสียหายจาก Irreversible Deintercalation ที่ย้อนกลับไม่ได้ของ LiFePO4 เป็น FePO4 ..

ความปลอดภัย คือ ข้อได้เปรียบที่สำคัญประการที่ 5 เหนือสารเคมีลิเธี่ยมไอออนอื่น ๆ หมายถึง ความเสถียรทางความร้อน และทางเคมี ซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยของแบตเตอรี่ LiFePO4 ด้วยวัสดุแคโทด Cathode Material ที่ปลอดภัยกว่า LiCoO2 และ Manganese Dioxide Spinels ผ่าน Omission of the Cobalt โดยมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบของความต้านทานที่สามารถกระตุ้นให้เกิดการหนีออกจากความร้อนได้ .. พันธะ P-O ใน (PO4)3- ion นั้นแข็งแรงกว่าพันธะ Co-O ใน (CoO2) ion ดังนั้น อะตอมของออกซิเจนจะถูกปล่อยออกมามากกว่า และช้ากว่า .. ความเสถียรของพลังงานรีดอกซ์ Redox Energies นี้ยังส่งเสริมการเคลื่อนย้ายไอออน Ion Migration ให้รวดเร็วขึ้น ..

เซลล์ LiFePO4 มีความเสถียรทางโครงสร้างมากกว่าเซลล์ LiCoO2 .. เมื่อไม่มีลิเธี่ยมไอออนเหลืออยู่ในแคโทดของเซลล์ LFP ที่ชาร์จเต็มแล้ว ซึ่งในเซลล์ LiCoO2 เมื่อชาร์จเต็มจะเหลือลิเธี่ยมอยู่ประมาณ 50% .. LiFePO4 มีความยืดหยุ่นสูงในระหว่างการสูญเสียออกซิเจน ซึ่งโดยทั่วไปจะส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาคายความร้อนในเซลล์ลิเธี่ยมอื่น ๆ เป็นผลให้เซลล์ LiFePO4 ติดไฟได้ยากขึ้นในกรณีที่มีการจัดการที่ไม่ถูกต้อง โดยเฉพาะในระหว่างการชาร์จ รวมทั้ง แบตเตอรี่ LiFePO4 จะไม่มีการสลายตัวที่อุณหภูมิสูง ..

อย่างไรก็ตาม ประเด็นที่เป็นจุดด้อย ได้แก่ ความหนาแน่นของพลังงานที่ต่ำกว่า Lower Energy Density .. ความหนาแน่นของพลังงาน หมายถึง พลังงาน/ปริมาตร หรือ Energy/Volume ของแบตเตอรี่ LFP ใหม่นั้น จะต่ำกว่าแบตเตอรี่ LiCoO2 ใหม่ประมาณ 14% นอกจากนี้ LFP หลายค่าย เช่นเดียวกับเซลล์ในแบตเตอรี่ LFP ยี่ห้อหนึ่ง ๆ มีอัตราการคายประจุต่ำกว่าเซลล์กรดตะกั่ว Lead-Acid หรือ LiCoO2 เนื่องจากอัตราการคายประจุเป็นเปอร์เซ็นต์ความจุของแบตเตอรี่ จึงสามารถบรรลุอัตราที่สูงขึ้นได้โดยใช้แบตเตอรี่ที่ใหญ่ขึ้น หากต้องใช้แบตเตอรี่ที่มีกระแสไฟฟ้าต่ำ Low-Current Batteries .. ทั้งนี้ ยังอาจจะดีกว่า เมื่อประยุกต์ใช้เซลล์ Lithium Ferrophosphate ที่มีกระแสไฟฟ้าสูง High-Current LFP Cell ซึ่งจะมีอัตราการคายประจุที่สูงกว่ากรดตะกั่ว Lead-Acid หรือแบตเตอรี่ LiCoO2 ที่มีความจุเท่ากันได้ ..

แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต Li/LiFePO4 นำไปใช้ในระบบจัดเก็บพลังงาน Solar PV ระดับยูทิลิตี้ของสหรัฐฯ US Utility-Scale PV, Storage Project ..

ตัวอย่างล่าสุดสำหรับการนำชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต Li/LiFePO4 ไปใช้งานในระบบจัดเก็บพลังงาน Solar PV ขนาดใหญ่ระดับยูทิลิตี้ นอกเหนือไปจากการประยุกต์ใช้พวกมันแทนที่แบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead-Acid Battery หรือใช้งานบนรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs นั้น อยู่ในสหรัฐฯ ..

บริษัท Hecate Energy กำลังพัฒนาโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 50 MW ในนิวเม็กซิโก New Mexico โดยกำหนดขนาดความจุให้เหมาะสมกับระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ LFP Battery Energy Storage System: BESS ที่ออกแบบโดยบริษัท Honeywell ด้วยแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต Li/LiFePO4 ขนาด 20 MW/80 MWh .. โครงการนี้ตั้งอยู่ทางตอนเหนือของรัฐ โดยคาดว่า จะสามารถให้กำลังไฟฟ้าแก่บ้าน และที่อยู่อาศัยในนิวเม็กซิโกได้มากกว่า 16,000 หลังคาเรือนตลอดทั้งปี ..

ชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนเหล็กฟอสเฟต LFP Battery Energy Storage System: BESS ของ Honeywell ถูกรวมเข้ากับระบบควบคุม Experion Energy ซึ่งเป็นแพลตฟอร์ม Platform การจัดการแบตเตอรี่ที่รวมเข้ากับการตรวจสอบสินทรัพย์ Asset Monitoring, การจัดการทรัพยากรพลังงานแบบกระจาย Distributed Energy Resource Management, การควบคุมกำกับดูแล Supervisory Control และการวิเคราะห์งาน Analytics Functionality .. ความสามารถเหล่านี้จะช่วยให้ Hecate Energy คาดการณ์ และปรับต้นทุนพลังงานให้เหมาะสมได้เป็นอย่างดี ..

บริษัทฯ กล่าวว่า ระบบจัดเก็บพลังงาน มีประสิทธิภาพไปกลับ 4 ชั่วโมงที่ 98% .. ระบบจัดการแบตเตอรี่มีความปลอดภัยในสามระดับ Three Levels of Safety ที่ระดับเซลล์ไฟฟ้า, โมดูล Module และระดับแร็ค Rack Level .. ระบบปรับอากาศ Heating, Ventilation & Air-Conditioning : HVAC ซึ่งเป็นระบบความร้อน ความเย็น การระบายอากาศ และการระบายความร้อนด้วยของเหลว ถูกใช้เป็นอุปกรณ์เสริมสำหรับจัดการความร้อนของชุดแบตเตอรี่ LFP ที่ปลอดภัย และเชื่อถือได้ ..

ในส่วน Battery Energy Storage System : BESS ของ Honeywell ให้บริการผู้ประกอบการเชิงพาณิชย์ และภาคอุตสาหกรรม .. ผู้ผลิตกำลังไฟฟ้าสีเขียว Green Electricity รูปแบบแยกย่อยอิสระ และระบบสาธารณูปโภค สามารถปรับขนาดของ BESS ที่ต้องใช้งานได้ตั้งแต่ 500 kWh ถึง 4 GWh .. บริษัทฯ ยังปรับใช้ SCADA แบบบูรณาการสำหรับการดำเนินงาน และบำรุงรักษาโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Solutions for Solar Plant Operation และระบบควบคุมไมโครกริด Microgrid Control Systems ..

Battery Energy Storage System : BESS ของ Honeywell รับประกันต้นทุนที่คาดการณ์ได้ รวมทั้งผลลัพธ์ และรายได้ที่สม่ำเสมอ .. การปรับปรุงระบบการทำงานให้ดีขึ้น ระบบเปิดใช้งาน ความสามารถในการกระจายประโยชน์แก่ผู้มีส่วนได้ส่วนเสีย ผู้ประกอบการ และผู้มีส่วนร่วมในกิจกรรมต่าง ๆ ในโครงการ คาดหมายว่าจะบรรลุความสำเร็จตามเป้าหมายได้อย่างมั่นใจ ..

“เราเลือก Honeywell สำหรับโครงการสำคัญนี้เนื่องจากความรู้ที่ลึกซึ้ง และความเชี่ยวชาญหลายทศวรรษ” Alex Pugh ผู้จัดการโครงการของ Hecate Energy กล่าว ..

โครงการพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 50 MW ในนิวเม็กซิโก New Mexico ที่จัดวางระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต Li/LiFePO4 ไว้พร้อมด้วยนี้ มีขึ้นสำหรับความมุ่งมั่นในการลดคาร์บอนของนิวเม็กซิโกโดยกลุ่มบริษัทเอกชนซึ่งให้บริการสาธารณะเป็นเป้าหมาย Public Service Company of New Mexico’s Decarbonization Goals: PNM .. ทั้งนี้ เมื่อต้นเดือนกุมภาพันธ์ 2565 ที่ผ่านมา PNM ได้เปิดเผยแผนงาน และโครงการที่เกี่ยวเนื่องแบบบูรณาการซึ่งมีจุดมุ่งหมายในการปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์ Zero – Carbon Emissions ภายในปี 2583 .. แผนดังกล่าวสร้างขึ้นจากกลยุทธ์ที่ประกาศไว้ก่อนหน้านี้สำหรับการยกเลิกผลิต และใช้ถ่านหินในพื้นที่ ซึ่งคาดว่าจะเกิดขึ้นภายในปี 2567 ที่กำลังจะมาถึงนี้ ..

แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต LFP : LiFePO4 บนรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles: EVs ..

จนถึงปัจจุบันนี้ บริษัทยักษ์ใหญ่ด้านรถยนต์ของเกาหลีใต้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ LiFePO4 : LFP จำหน่ายในประเทศจีนเท่านั้น .. อย่างไรก็ตาม ฮุนได มอเตอร์ Hyundai Motor เริ่มการพัฒนาในช่วงครึ่งปีแรกของปีนี้เพื่อใช้ LFP Battery กับรถยนต์ไฟฟ้าที่มีแผนจะจำหน่ายในเกาหลีใต้ และทั่วโลก ..

LG Energy Solution Developing LFP Battery for EV Market | Credit: LG Energy Solution

การพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต LFP : LiFePO4 บนรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs กำลังดำเนินการอยู่ที่ศูนย์วิจัย Uiwang ในเกาหลีใต้ .. ขณะที่ Beijing Hyundai ซึ่งเป็นบริษัทร่วมทุนระหว่างบริษัทกับ BAIC วางแผนที่จะจำหน่ายรถยนต์ไฟฟ้าพร้อมแบตเตอรี่ LFP สำหรับตลาดจีน เนื่องจากรัฐบาลจีนกำหนดให้รถยนต์ไฟฟ้าที่จำหน่ายในจีนจะต้องใช้ชุดแบตเตอรี่ที่ผลิตโดยผู้ผลิตในท้องถิ่น เท่านั้น .. ทั้งนี้ Beijing Hyundai ได้รับแบตเตอรี่ LFP จาก CATL รวมทั้ง BYD ยังเสนอที่จะส่งอุปกรณ์ประกอบต่าง ๆ สำหรับการส่งกำลังเพื่อการผลิตแบตเตอรี่ LFP ให้โดยจะเริ่มในปี 2566 อีกด้วย ..

อีกตัวอย่างหนึ่งที่น่าสนใจ .. ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ เช่น Ford, Volkswagen : VW และ Tesla ต่างก็ใช้ประโยชน์จากลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต LFP : LiFePO4 สำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า EVs มากขึ้นเพื่อแทนที่การใช้นิกเกิล Nickel หรือโคบอลต์ Cobalt ที่ใช้กันทั่วไปก่อนหน้านี้ และเพื่อลดต้นทุนลง ..

จนถึงตอนนี้ Herbert Diess ซีอีโอ CEO ของ Volkswagen : VW มุ่งมั่นที่จะใช้ LFP Battery บนรถยนต์ของพวกเขาในการบุกตลาด Electric Vehicles : EVs ของบริษัทฯ เพื่อลดราคาลงอีกเพื่อให้ราคาจำหน่ายเป็นที่สนใจของผู้บริโภคมากขึ้น .. Ford ก็เช่นกัน พวกเขายืนยันเมื่อต้นปีนี้ว่า จะใช้ LFP Battery บน EVs เชิงพาณิชย์ ขณะที่ในช่วงปลายเดือนกรกฎาคม ปีที่ผ่านมา Elon Musk ระบุว่า เทสลา Tesla กำลังเร่งดำเนินแผนงานที่เรียกว่า “Long-Term Shift” ไปสู่ “ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต LFP : LiFePO4” สำหรับผลิตภัณฑ์ชุดจัดเก็บพลังงานบน EVs ของพวกเขาซึ่งได้เริ่มต้นขึ้นแล้วในบางรุ่น ..

การเปลี่ยนไปใช้ LFP Battery โดยไม่ใช้นิกเกิล Nickel หรือโคบอลต์ Cobalt จะช่วยลดปัญหาด้านสิทธิมนุษยชนจากการขุดแร่ในเหมือง เช่น การใช้แรงงานเด็กในไซต์งานเหมืองแร่ ซึ่งส่งผลกระทบต่อ Tesla และบริษัทใหญ่อื่น ๆ เช่น Google, Microsoft และ Apple ในช่วง 2-3 ปีที่ผ่านมา ..

แม้ว่าจะเป็นเทคโนโลยีที่คิดค้นขึ้นตั้งแต่ปี 2533 หรือ ค.ศ.1990 แต่ LFP : LiFePO4 มีส่วนสำคัญในการลดต้นทุนแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการเร่งนำยานยนต์ไฟฟ้า EVs จำนวนมากมาใช้งาน .. ปีที่ผ่านมา ราคาชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนลดลง 89% ด้วยราคา 137 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง KWh เมื่อเทียบกับราคาในปี 2553 .. ทั้งนี้ คาดไว้ว่า ราคาเฉลี่ยจะลดลงใกล้ 100 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง KWh ภายในปี 2566 ได้ ตามข้อมูลของ BloombergNEF โดยที่ LFP Battery มีส่วนทำให้ราคาลดลงต่ำสุดที่ 80 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง KWh .. ทั้งนี้ ที่จุดราคา $100/KWh BNEF เชื่อว่า ผู้ผลิตรถยนต์จะสามารถผลิต และขาย EVs ในตลาดด้วยราคาที่เท่าเทียม และแข่งขันกับรถยนต์ที่ใช้เครื่องสันดาปภายในได้ ..

ปัจจุบัน Tesla ใช้แบตเตอรี่ LFP : LiFePO4 ในรถยนต์ไฟฟ้าของพวกเขา รุ่น Model 3 ซึ่งผลิตที่โรงงานของบริษัทฯ ใน Shanghai .. ผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิมรายใหญ่ระดับนานาชาติอื่น ๆ Original Equipment Manufacturers: OEM ยังได้ใส่แบตเตอรี่ Lithium Ferrophosphate : LFP ลงในแนวเทคโนโลยีแคโทด Cathode Technology ของพวกเขาด้วย .. Volkswagen ผู้ผลิตรถยนต์สัญชาติเยอรมันประกาศในช่วงวัน Power Day ในเดือนมีนาคมปีนี้ว่า จะใช้เทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่หลากหลายทั้งหมด All Battery Technologies ซึ่งรวมถึงแบตเตอรี่ลิเธี่ยมโซลิดสเตท Lithium-Metal Solid State Battery ที่ใช้ LFP : LiFePO4 บนยานยนต์ไฟฟ้า EVs ของพวกเขาจากนี้ไปแน่นอน ..

LFP Battery – Powered Tesla Model 3s on its way from China to Europe | Credit :Tesla

การพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตท Solid State Battery ชาร์จประจุใหม่ได้สำหรับยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ยังถือว่าอยู่ในช่วงเริ่มต้น .. พวกมันทำงานได้ยอดเยี่ยมมากในห้องปฏิบัติการ รวมทั้งเป็นแหล่งพลังงานให้แก่อุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กมากมาย และได้รับการคาดหมายว่า พวกมันกำลังจะถูกนำไปใช้งานจริงบนยานยนต์ไฟฟ้า เพื่อเข้าสู่ตลาด Electric Vehicles : EVs ที่กำลังขยายตัวด้วยความเร่งในอนาคตอันใกล้นี้ ..

คาดการณ์ตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟตทั่วโลก The Global Lithium Iron Phosphate Battery : LiFePO4 or LFP Battery Market ..

ขนาดธุรกิจตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต Lithium Iron Phosphate Battery ทั่วโลก มีมูลค่า 10.12 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2564 และคาดหมายว่า จะพุ่งสูงขึ้นแตะระดับ 15.24 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2570 .. ทั้งนี้ อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟตทั่วโลก The Global Lithium Iron Phosphate Battery : LiFePO4 or LFP Battery Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 15.2% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2563-2570 ตามรายงานล่าสุดโดย Grand View Research, Inc. .. ความต้องการ EVs และ Hybrid EVs ที่เพิ่มขึ้นจำนวนมาก และความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่สำหรับแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน ซึ่งมีแนวโน้มกำลังจะเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับการขับเคลื่อนภาคอุตสาหกรรม คือ แรงผลักสำคัญที่กระตุ้นการเติบโตของตลาดอย่างต่อเนื่อง

ภาคอุตสาหกรรมยานยนต์ปลายทาง Automotive End-Use Segment มีส่วนแบ่งใหญ่เป็นอันดับสองในตลาดมาตั้งแต่ปี 2562 .. หมวดยานยนต์ ประกอบด้วยรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยชุดแบตเตอรี่ ซึ่งรวมถึง EVs โดยถูกแยกออกเป็น HEVs, e-Bikes, Plug-In Electric Vehicles และระบบนำทางอัตโนมัติ Automated Guided Vehicles ซึ่งเป็นผู้บริโภคหลักของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนฟอสเฟต LiFePO4 Battery .. ทั้งนี้ ในส่วนการใช้งานสำหรับภาคพลังงานปลายทาง Power End-Use Segment คาดหมายว่า ตลาดจะขยายตัวอยู่ที่ค่า CAGR 15.5% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2563-2570 ..

การใช้งานแบตเตอรี่ LiFePO4 ที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น รวมทั้งกระแสความนิยมการใช้งานแบตเตอรี่โซลิดสเตท Solid State Battery ที่เพิ่มขึ้นเพื่อทดแทนแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Battery รูปแบบดั้งเดิมในระบบอิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาสำหรับผู้บริโภค Portable Consumer Electronic Systems, ระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง Grid Storage และรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs เมื่อปีที่ผ่านมา ได้ทำให้แบตเตอรี่ LiFePO4 กลายเป็นโอกาสทางธุรกิจที่น่าสนใจ ..

เนื่องจาก พวกมันมีความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น ควบคู่ไปกับระดับความปลอดภัยสูง คาดหมายว่า พวกมันจะสามารถขับเคลื่อนความต้องการผลิตภัณฑ์การจัดเก็บพลังงานได้เป็นอย่างดี .. แบตเตอรี่เหล่านี้ให้ความหนาแน่น/น้ำหนักของพลังงานสูงสุด และสามารถใช้งานในคอมพิวเตอร์ สมาร์ทโฟน และ Hybrid Electric Vehicles: HEVs ได้เป็นอย่างดีด้วยระยะทนยาวกว่า .. นอกจากนี้ ความก้าวหน้าทางเทคนิคต่าง ๆ จะช่วยลดน้ำหนักของแบตเตอรี่เหล่านี้ รวมทั้งการเพิ่มกำลังขับ และประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยกระตุ้นการเติบโตของตลาด ..

LiFePO4 Battery มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead – Acid Battery ถึง 20 เท่า ดังนั้นจึงช่วยลดต้นทุนการเปลี่ยนแบตเตอรี่ และลดต้นทุนในภาพรวมทั้งหมดด้วยวัสดุราคาถูกกว่าที่มีปริมาณสำรองในธรรมชาติอย่างมากมาย .. นอกจากนี้ แบตเตอรี่เหล่านี้ มีประสิทธิภาพเหนือกว่า คุ้มค่ากว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมโคบอลต์ออกไซด์ Lithium Cobalt Oxide Batteries เมื่อใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าอีกด้วย ..

ภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก ได้รับการคาดหมายว่าจะมีส่วนแบ่งอย่างน้อย 32.8% ของรายได้ทั้งหมดทั่วโลกตั้งแต่ปี 2565 เป็นต้นไป และจีนจะมีส่วนแบ่งสูงสุดในตลาดภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก .. การมีบริษัทฯ หลายแห่ง และการเข้าถึงวัตถุดิบได้มากมายทำให้ภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก จะกลายเป็นแหล่งผู้ผลิตแบตเตอรี่ LiFePO4 รายใหญ่ที่สุดในอนาคตจากนี้ไป ..

อย่างไรก็ตาม ในประเด็นภาพรวมตลาด Solid State Battery ซึ่งได้รับการพัฒนาขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ และรวมถึง LiFePO4 ไปพร้อมด้วยนั้น คาดว่าจะแสดงอนาคตที่สดใสในแง่ของตลาด การใช้งาน และความยั่งยืน .. ปัจจุบันแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตท Solid State Battery ซึ่งมีหลากหลายรูปแบบ กำลังจะเข้ามาแทนที่อิเล็กโทรไลต์ของเหลวไวไฟ Flammable Liquid Electrolyte ในแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนทั่วไปด้วยอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง Solid Electrolyte .. ดังนั้น Solid State Battery จึงถือว่าปลอดภัย และมีเสถียรภาพมากกว่าเมื่อเทียบกับเซลล์แบตเตอรี่แบบชาร์จซ้ำได้ที่ดีที่สุดในตลาดปัจจุบัน ..

ทั้งนี้ ขนาดตลาดแบตเตอรี่โซลิดสเตททั่วโลก Global Solid State Battery Market อยู่ที่ 84.26 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2564 .. คาดหมายว่า จะสูงขึ้นแตะ 721.35 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2571 ที่ค่า CAGR 35.9% ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ ..

สรุปส่งท้าย ..

ระบบจัดเก็บพลังงานที่เป็นชุดแบตเตอรี่เคมีไฟฟ้าที่ชาร์จประจุซ้ำได้อย่างรวดเร็ว และมีอายุการใช้งานยาวนาน เป็นความต้องการมาช้านานแล้ว .. พวกมันมีความสำคัญต่อการขยายตัวของตลาดรถยนต์ไฟฟ้า EVs และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อีกมากมายหลายรายการ แต่แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Battery ทั่วไปในปัจจุบัน ก็ยังขาดสิ่งที่จำเป็นเหล่านี้ .. พวกมันยังมีน้ำหนักมากเกินไป แพงเกินไป กับการใช้เวลาชาร์จ และคายประจุนานเกินไป ..

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิจัยได้พยายามพัฒนาศักยภาพของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมโลหะแบบโซลิดสเตท Lithium – Metal Solid State Battery ซึ่งเก็บพลังงานได้มากกว่า ในมวล และปริมาตรเท่าเดิม .. สามารถชาร์จกำลังไฟไฟได้ในเวลาเพียงเสี้ยววินาทีเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Battery รูปแบบมาตรฐานดั้งเดิม ..

ExpertPower 12V 5Ah Lithium LiFePO4 Deep Cycle Rechargeable Battery, 2500 – 7000 Life Cycles & 10 – Year Lifetime, Built – in BMS | Credit: ExpertPower

แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนเหล็กฟอสเฟต Lithium Ferrophosphate : LiFePO4 or LFP อาจถือได้ว่าเป็นหนึ่งในจอกศักดิ์สิทธิ์สำหรับปฏิกิริยาทางไฟฟ้าเคมีของอนาคตชุดแบตเตอรี่ .. พวกมันมีความเสถียร ปลอดภัย มีน้ำหนักเบากว่า และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งสามารถชาร์จกำลังไฟฟ้า และคายประจุได้อย่างน้อย 10,000 รอบ ซึ่งมากกว่าที่เคยทำได้ใน Lithium Ion Battery ทั่วไป ..

เทคโนโลยีแบตเตอรี่ LiFePO4 Battery นี้ สามารถเพิ่มอายุการใช้งานของรถยนต์ไฟฟ้าให้ใกล้เคียงรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซิน และดีเซล อยู่ที่ประมาณ 10-15 ปี โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ไฟฟ้าตัวใหม่ ด้วยความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้า หรือพลังงานจำเพาะที่ได้รับการปรับปรุงให้สูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมรูปแบบดั้งเดิมทั่วไปได้อีก รวมทั้งสามารถปูทางไปสู่อนาคตรถยนต์ไฟฟ้าที่ชาร์จประจุไฟฟ้าจนเต็มได้ ภายในเพียง 10-20 นาที เท่านั้น .. ทั้งนี้ หมายถึงพวกมันได้ปลดล็อคปัญหาข้อจำกัดของแบตเตอรี่ทั่วไป และสาธิตวิธีแก้ปัญหาเรื้อยรังที่มีมานานกว่า 40 ปี ให้คลี่คลายได้ในที่สุด และได้รับการคาดหมายว่า พวกมันมีแนวโน้มสามารถทำตลาดในเชิงพาณิชย์ด้วยต้นทุนที่ถูกลงอีกอย่างมากได้ในอีกไม่นาน ..

ดังนั้น หากเรานำแบตเตอรี่ Solid State หรือ Semi Solid State Battery และที่เป็นแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนเหล็กฟอสเฟต Lithium Ferrophosphate : LiFePO4 or LFPมาใช้แทนแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้า เช่น Tesla Model 3 ในปัจจุบันแล้ว น้ำหนักของมันจะลดลงเหลือเพียง 187 Kg จาก 478 Kg หรือหมายถึงน้ำหนักชุดแบตเตอรี่ จะลดลงกว่าชุดแบตเตอรี่บน Tesla Model 3 ถึงประมาณ 2 เท่าครึ่ง ซึ่งจะทำให้ รถยนต์ไฟฟ้า EVs ในอนาคตเหล่านี้นั้น อาจมีน้ำหนักเบาพอ ๆ กับรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงฟอสซิล ..

คาดหมายได้ว่า ภายใน ปี 2025 หรือ พ.ศ.2568 คนไทยจะได้เห็นรถยนต์ไฟฟ้าของค่ายยานยนต์ต่าง ๆ ซึ่งใช้แบตเตอรี่ LiFePO4 Battery ขนาด 300 KWh ที่วิ่งอยู่บนถนนในประเทศไทย ด้วยระยะทาง 1,500 Km ต่อการชาร์จประจุไฟฟ้าเพียงครั้งเดียวด้วยราคาที่จับต้องได้อย่างแน่นอนในที่สุด ..

……………………………………..

คอลัมน์ : Energy Key

By โลกสีฟ้า ..

สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)

ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-

Lithium Iron Phosphate Battery :-

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Lithium_iron_phosphate_battery

THE LITHIUM DIFFERENCE :-

https://www.super-b.com/en/lithium-iron-phosphate-batteries/benefits-lithium-batteries

Lithium Iron Phosphate Batteries: LiFePO4 or LFP Offer Lots of Benefits Compared to Lead – Acid Batteries & Other Lithium Batteries :-

https://www.super-b.com/en/lithium-iron-phosphate-batteries/benefits-lithium-batteries#:~:text=Lithium%20iron%20phosphate%20battery%20advantages&text=Longer%20life%20span%2C%20no%20maintenance,you%20can%20make%20over%20time

Cobalt – Free, Solid – State, Lithium – Ion Battery Plant Opens in Silicon Valley | PV Magazine :-

Honeywell Batteries Deployed at US Utility – Scale PV, Storage Project :-

What is the Next Step forward for Powering the EVs of the Future? | Engineer Live :-

https://www.engineerlive.com/content/what-next-step-forward-powering-evs-future

Hyundai Motor developing EVs with LFP battery for global market :-

http://www.thelec.net/news/articleView.html?idxno=3440

Ford, VW, Tesla Lean In To LFP Battery Technology For EVs :-

Lithium Iron Phosphate Battery Market Size Trends 2022 :-

https://www.marketwatch.com/press-release/lithium-iron-phosphate-battery-market-size-trends-2022-by-global-countries-data-growth-strategies-of-top-players-revenue-and-segmentation-regional-overview-and-forecast-to-2025-2022-01-06#:~:text=Global%20Lithium%20Iron%20Phosphate%20Battery,by%20the%20end%20of%202025

Lithium Iron Phosphate Battery Market Worth $15.24 Billion By 2027 :-

https://www.grandviewresearch.com/press-release/global-lithium-iron-phosphate-lifepo4-material-battery-market

Solid State Lithium Batteries | Solid – State Lithium – Metal Batteries :-

https://photos.app.goo.gl/VDYjyxUWzJSLiWkF7

Lithium Iron Phosphate Batteries: LFP Batteries :-

https://photos.app.goo.gl/sk769s7FLUSXq5nY8

spot_imgspot_img
- Advertisment -
- Advertisment -spot_img
- Advertisment -

Featured

- Advertisment -
- Advertisment -
Advertismentspot_imgspot_img