แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออะไร ตลาดจะก้าวไปในทางไหนในปี 203

            คงไม่ใช่เรื่องที่เกินจริงไปนัก หากจะกล่าวว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Lithium-Ion Battery) เป็นหนึ่งในนวัตกรรมที่ส่งผลกระทบต่อชีวิตประจำวันมากที่สุด ด้วยขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และความจุสูง และมีการคาดการณ์ว่า รถยนต์ไฟฟ้าจะเป็นตลาดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใหญ่ที่สุด และมีมูลค่าสูงถึง 3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2030

           แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Lithium-Ion Battery) คือ แบตเตอรี่ขนาดเล็ก ความจุสูง ซึ่งถูกเสนอแนวคิดพื้นฐานไว้ในช่วงวิกฤติการณ์น้ำมัน ปี 1973 โดย Stanley Whittingham ในฐานะเทคโนโลยีพลังงานที่ไม่ใช้เชื้อเพลิง ซึ่งในช่วงแรก ได้ใช้ Titanium Disulphide วัสดุที่สามารถเก็บลิเธียมไอออนไว้ในระดับโมเลกุลเป็นวัสดุในการผลิตขั้วแคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียม

         ส่วนขั้วแอโนด ผลิตจาก Metallic Lithium ซึ่งสามารถปล่อยอิเล็กตรอนได้มาก ได้เป็นแบตเตอรี่ที่มีศักยภาพในการพัฒนาต่อยอดสูง อย่างไรก็ตาม ในช่วงต้น แบตเตอรี่ลิเธียมระเบิดได้ง่าย จึงไม่ปลอดภัยที่จะนำมาใช้งาน และผลิตกระแสไฟฟ้าได้เพียง 2 โวลต์เท่านั้น

         ถัดมา John Goodenough ตั้งสมมุติฐานว่า หากเปลี่ยนมาใช้ Metal Oxide แทน Metal Sulphide แบตเตอรี่ลิเธียมจะมีประสิทธิภาพสูงมากขึ้น และถัดมาในปี 1980 ได้สาธิตการใช้ Cobalt Oxide ร่วมกับชั้นลิเธียมไอออนบาง ๆ ซึ่งสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าเดิมถึง 2 เท่า

           จากนั้นในปี 1985 Akira Yoshino ได้ใช้แคโทดของ Goodenough เป็นพื้นฐานในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนออกสู่ตลาด และเปลี่ยนมาใช้ Petroleum Coke วัสดุที่มีคุณสมบัติคล้าย Cobalt Oxide แทนที่ลิเธียมในขั้วแอโนด ได้เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนน้ำหนักเบา ชาร์จได้มากกว่าร้อยครั้ง และเป็นรูปแบบที่ถูกใช้งานถึงปัจจุบัน

           นับจากนั้น ตั้งแต่ปี 1991 เป็นต้นมา แบตเตอรี่ลิเธียมไออน ได้กลายเป็นส่วนประกอบสำคัญของเครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์แบบไร้สาย และอุปกรณ์พกพา โดยในช่วงแรก แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ถูกใช้ในอุตสาหกรรมทหาร และอากาศยานเป็นหลัก

           ส่วนในอุตสาหกรรมยานยนต์นั้น ความพยายามแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมในระดับสากล ได้ผลักดันให้เกิดนโยบายด้านสิ่งแวดล้อม และพลังงานทดแทนในหลายภูมิภาค นำมาซึ่งนโยบายควบคุมยานยนต์ ลดจำนวนเครื่องยนต์สันดาป และหันมาใช้พลังงานทดแทนในหลายประเทศ ส่งผลให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีความต้องการสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง สอดคล้องไปกับปริมาณรถยนต์ไฟฟ้าในตลาดที่เพิ่มขึ้นในทุกๆ ปี

          ปัจจัยหลักที่ทำให้จีนเป็นตลาดรถยนต์ไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในโลก คือนโยบาย New Energy Vehicle (NEV) ซึ่งเข้าควบคุมยอดขายรถยนต์ไฟฟ้า และรถยนต์ที่ใช้พลังงานทดแทนอื่น ๆ อย่างเข้มงวด ส่วนปัจจัยรองลงมาคือภาพเศรษฐกิจ และความคืบหน้าทางเทคโนโลยี ซึ่งช่วยลดช่องว่างระหว่างราคาของรถยนต์ทั่วไป และรถยนต์ไฟฟ้าให้แคบลง รวมถึงนโยบายสนับสนุน และกลยุทธ์จากภาครัฐ

         ความคืบหน้าทางเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เป็นส่วนสำคัญที่สุดในการลดราคารถยนต์ไฟฟ้าให้ถูกลง รวมไปถึงการเติบโตของธุรกิจเคมี และการออกแบบยานยนต์ให้เรียบง่ายขึ้นกว่าที่ผ่านมา รวมถึงเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น แท่นชาร์จไฟ

         ด้วยเหตุนี้เอง ทำให้ธุรกิจในภาคเอกชนหลายบริษัท ให้ความสนใจในอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้ามากขึ้น ยกตัวอย่างเช่นอุตสาหกรรมพลังงาน และผู้ผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งให้ความสนใจในการลงทุนโครงสร้างพื้นฐานรองรับการขยายตัวของรถยนต์ไฟฟ้าในอนาคต

         IEA คาดการณ์ว่า ในปี 2030 ยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าทั่วโลกจะอยู่ที่ 23 ล้านคัน ในขณะที่จำนวนรวมทั้งหมดจะอยู่ที่ 130 ล้านคัน (รวมมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า) ซึ่ง IDTechEx สำนักวิเคราะห์จากอังกฤษ คาดการณ์ว่าในปีเดียวกันนี้ รถยนต์ไฟฟ้า จะเป็นตลาดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใหญ่ที่สุด และมีมูลค่าสูงถึง 3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ อย่างไรก็ตาม ทางผู้วิเคราะห์ ได้ชี้แจงเพิ่มเติมว่า ราคาอาจผันผวนได้มาก ขึ้นอยู่กับความก้าวหน้าในเทคโลโยนีลดต้นทุนการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของ Gigafactory

           แนวโน้มนี้เอง แสดงให้เห็นว่าความต้องการแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะเพิ่มขึ้นอย่างมากในอนาคต ซึ่งอุตสาหกรรมยานยนต์ จะกลายเป็นลูกค้าสำคัญของแบตเตอรี่ชนิดนี้ รวมไปถึงการพัฒนาวัสดุใหม่ ๆ ซึ่งสามารถนำมาต่อยอดเป็นแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูงมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ยังคงมีความกังวลในกรณีการกำจัดแบตเตอรี่ที่หมดอายุการใช้งานแล้ว และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ทั้งกระบวนการ ซึ่งจากการคำนวนโดย IEA พบว่า ในประเทศที่ยังใช้พลังงานจากถ่านหินเป็นหลัก แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าการใช้เครื่องยนต์สันดาปอีกด้วย

ขอขอบคุณที่มา: https://www.mreport.co.th/experts/technology/091-%E0%B9%81%E0%B8%9A%E0%B8%95%E0%B8%A5%E0%B8%B4%E0%B9%80%E0%B8%98%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B8%A1-%E0%B9%81%E0%B8%99%E0%B8%A7%E0%B9%82%E0%B8%99%E0%B8%A1%E0%B8%95%E0%B8%A5%E0%B8%B2%E0%B8%94-2030