< ย้อนกลับ

ทำไมโซลิตสเตตแบตเตอรี่จึงเป็นแบตเตอรี่แห่งอนาคต?

วันที่: 1 สิงหาคม 2021 (ความยาว: 6 นาที)

สรุป

•Solid-State Battery มีความปลอดภัยสูงกว่ามากเนื่องจากโอกาสติดไฟต่ำ ความเสถียรภาพสูงกว่า และความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น เมื่อเทียบกับ Li-On Battery

•สำหรับอุตสาหกรรมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เมื่อขีดข้อจำกัดของแบตเตอรี่หายไป ทั้งในแง่ของน้ำหนัก ขนาด และประสิทธิภาพ เราจะได้เห็นอุปกรณ์ที่เล็กและเบามากขึ้น พร้อมดีไซน์ที่ทันสมัยมากขึ้น

•สำหรับอุตสาหกรรม EV ระยะทาง 500 กิโลเมตรสำหรับการชาร์จในหนึ่งครั้ง และ 10 นาทีสำหรับ Fast Charge จะไม่ใช่เพียงความฝันอีกต่อไป

ความจริงแล้วแบตเตอรี่โซลิดสเตต หรือ Solid-State Battery มีมาระยะหนึ่งแล้วโดยเริ่มการวิจัยในช่วงต้นทศวรรษ 90 อย่างไรก็ตาม การค้นพบครั้งสำคัญเกิดขึ้นในปี 2015 เมื่อนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเออร์ไวน์ ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับการออกแบบ Solid-State Battery โดยระบุว่าการออกแบบนี้สามารถสร้างความหนาแน่นของพลังงานเป็นสองเท่าของแบตเตอรี่แบบลิเธียมไอออน (Li-On Battery) ซึ่งเป็นแบบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ตั้งแต่นั้นมาก็มีการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับSolid-State Battery มากขึ้น แต่ทว่ายังอยู่ในช่วงเริ่มต้นมากเนื่องด้วยข้อจำกัดของเทคโนโลยีและต้นทุน


ข้อดีของ Solid-State Battery

•ความปลอดภัยที่มากขึ้น – ข้อดีหลักของแบตเตอรี่ประเภทนี้คือปลอดภัยกว่า Li-On Battery เนื่องจากไม่มีอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของเหลว ซึ่งเป็นส่วนที่ติดไฟได้ และด้วยความที่อิเล็กโทรไลต์เป็นของแข็ง จุดเดือดจึงสูงกว่า โอกาสที่แบตเตอรี่จะเกิดการบวมจนรถเบิดเป็นไปได้ยากมาก เนื่องจากทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแบบสุดขั้วได้ทั้งร้อนและเย็นจัด

•การชาร์จที่เร็วขึ้น – เทคโนโลยีของ Solid-State Battery ปัจจุบันมีความเร็วในการชาร์จมากกว่า Li-On Battery ถึง 6 เท่า

•ความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า – หมายความว่าในปริมาตรที่เท่ากัน Solid-State Battery สามารถกักเก็บพลังงานได้มากกว่า Li-On Battery เนื่องจากความหนาแน่นระหว่างของแข็งกับของเหลวแตกต่างกันถึง 7 เท่า

•อายุการใช้งานนานขึ้น – เนื่องจากประสิทธิภาพที่ค่อนข้างสูง จากรอบการชาร์จ 40,000 ครั้งจะสูญเสียประสิทธิภาพในการเก็บประจุแค่ 5% เท่านั้น ทำให้ Solid-State Battery อาจมีอายุการใช้งานถึง 10 ปีเลยทีเดียว

•ขนาดที่เล็กลงและต้นทุนที่ถูกลง – ในทางทาฤษฎีแล้ว Solid-State Battery จะมีขนาดที่เล็กกว่าและต้นทุนที่ถูกกว่า แต่ปัจจุบันอาจจะยังไม่ถึงจุดที่ทำให้เกิด Economy of Scale ได้เท่านั้นเอง

สรุปคือเมื่อเปรียบเทียบกับ Li-On Battery แล้ว Solid-State Battery มีโอกาสติดไฟต่ำ ความเสถียรภาพสูงกว่า และความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ เราอาจจะได้เห็นอุตสาหกรรมที่ต้องพึ่งพาแบตเตอรี่เป็นหลัก เปลี่ยนแปลงไปอย่างมากในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

การนำ SolidState Battery ไปใช้

ในอนาคตอันใกล้นี้ เราจะต้องได้เห็น Solid-State Battery ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายแน่นอน แต่ ณ ตอนนี้ แบตเตอรี่เหล่านี้ยังไม่พร้อมสำหรับการผลิตจำนวนมาก เนื่องด้วยความต้องการที่ยังไม่ทำให้เกิด Economy of Scale แต่เมื่อเวลานั้นมาถึง เทคโนโลยีนี้จะเปลี่ยนชีวิตเราได้อย่างไร? เราลองมาดูตัวอย่างการใช้งานที่น่าจะเกิดขึ้นกัน

การใช้งานแรกที่เป็นไปได้จะอยู่ในอุตสาหกรรมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ในปัจจุบันแบตเตอรี่เป็นหนึ่งในหัวใจสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทั้งในแง่ของน้ำหนัก และการกินพื้นที่ที่มาก ขนาดของ Solid-State Battery ที่เล็กลงจะทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีพื้นที่มากขึ้น เมื่อก้าวผ่านข้อจำกัดของแบตเตอรี่ได้ อุปกรณ์เหล่านี้ก็อาจจะออกแบบให้มีน้ำหนักที่เบาลง ดีไซน์ที่ทันสมัยมากขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น ปัญหาโน้ตบุคร้อนขณะใช้งาน เมื่อเราลดขนาดของแบตเตอรี่ ก็จะทำให้มีพื้นที่สำหรับระบายความร้อนที่เกิดขึ้นจากการใช้งานได้มากขึ้น

อีกสิ่งหนึ่งที่ขาดไม่ได้เลยคืออุตสาหกรรม EV เมื่อเทียบกับ Li-On Battery แล้ว Solid-State Battery มีความน่าเชื่อถือมากกว่าในแง่ของความปลอดภัย และข้อดีที่ว่าสามารถชาร์จได้เร็วขึ้นยิ่งทำให้รถยนต์ EV มีความน่าสนใจมากขึ้น ภายในปี 2530 ยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าคาดว่าจะสูงถึง 32% ของตลาดยานยนต์ทั้งหมด และความต้องการแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ และทนทานมากขึ้นกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้จะทำให้เกิดความต้องการทรัพยากรลิเธียมจำนวนมากทั่วโลก ทำให้ต้นทุนในการผลิตแบตเตอรี่สูงขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เพื่อเป็นการหลีกเลี่ยงปัญหาการขาดแคลนแบตเตอรี่ ผู้ผลิตรถยนต์หลายรายกำลังมองหาทางเลือกที่มีความยั่งยืนและราคาไม่แพง เช่น Solid-State Battery เป็นต้น โตโยต้า ได้เปิดเผยว่าพวกเขาต้องการใช้ Solid-State Battery ในรถยนต์ใหม่ของพวกเขาโดยเร็วที่สุดในปีนี้ ซึ่งจะทำให้รถ EV ของพวกเขาสามารถวิ่งได้ถึง 500 กิโลเมตรต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง และใช้เวลาในการจากศูนย์จนเต็มภายในเวลาเพียง 10 นาทีเท่านั้น


ที่มา:

https://medium.com/swlh/the-rise-of-solid-state-batteries-914436f38a76

https://interestingengineering.com/how-solid-state-battery-technology-will-change-the-world

https://uci.edu/powerofi/battery/index.php