แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออะไร ตลาดจะก้าวไปในทางไหนในปี 2030?

อัปเดตล่าสุด 29 ม.ค. 2563
  • Share :
  • 3,671 Reads   

คงไม่ใช่เรื่องที่เกินจริงไปนัก หากจะกล่าวว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Lithium-Ion Battery) เป็นหนึ่งในนวัตกรรมที่ส่งผลกระทบต่อชีวิตประจำวันมากที่สุด ด้วยขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และความจุสูง ซึ่งเป็นที่มาของเครื่องใช้ไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา เช่น สมาร์ทโฟน ซึ่งเป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่อยู่ในชีวิตประจำวันของคนส่วนใหญ่ โดยเฉพาะในช่วงไม่กี่ปีให้หลังมานี้ ที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ได้รับการจับตามองจากภาคอุตสาหกรรมมากขึ้นในฐานะแหล่งพลังงานของรถยนต์ไฟฟ้า (Electric Vehicles: EV) จนมีการคาดการณ์ว่า รถยนต์ไฟฟ้าจะเป็นตลาดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใหญ่ที่สุด และมีมูลค่าสูงถึง 3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2030

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

เทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียม (Lithium-Ion Battery)

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

เทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียม (Lithium-Ion Battery)

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

เทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียม (Lithium-Ion Battery)

นับจากนั้น ตั้งแต่ปี 1991 เป็นต้นมา แบตเตอรี่ลิเธียมไออน ได้กลายเป็นส่วนประกอบสำคัญของเครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์แบบไร้สาย และอุปกรณ์พกพา โดยในช่วงแรก แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ถูกใช้ในอุตสาหกรรมทหาร และอากาศยานเป็นหลัก

ส่วนในอุตสาหกรรมยานยนต์นั้น ความพยายามแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมในระดับสากล ได้ผลักดันให้เกิดนโยบายด้านสิ่งแวดล้อม และพลังงานทดแทนในหลายภูมิภาค นำมาซึ่งนโยบายควบคุมยานยนต์ ลดจำนวนเครื่องยนต์สันดาป และหันมาใช้พลังงานทดแทนในหลายประเทศ ส่งผลให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีความต้องการสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง สอดคล้องไปกับปริมาณรถยนต์ไฟฟ้าในตลาดที่เพิ่มขึ้นในทุก ๆ ปี

Tesla Roadster
Photo: Tesla

International Energy Agency (IEA) รายงานว่า ตลอดปี 2018 จำนวนรถยนต์ไฟฟ้าทั่วโลกอยู่ที่ 5.1 ล้านคัน เพิ่มขึ้นจากปีก่อนหน้าอย่างก้าวกระโดดถึง 2 ล้านคัน โดยมีจีนเป็นตลาดรถยนต์ไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในโลก ตามด้วยยุโรป และสหรัฐอเมริกา ส่วนประเทศที่มีส่วนแบ่งทางการตลาดสูงสุดคือนอร์เวย์

แนวโนมตลาด-ยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าทั่วโลก

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

Tesla Gigafactory
Photo: Tesla

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

 

 

แหล่งข้อมูลอ้างอิง
Royal Swedish Academy of Sciences
Global EV Outlook 2019
Lithium-Ion Batteries for Electric Vehicles 2020-2030


ที่มา : M Report