พลังงานแบตเตอรี่เพื่อฟื้นฟูอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้า?

หนังสือพิมพ์ Nikkei Shimbun ของญี่ปุ่นรายงานเมื่อวันที่ 9 ธันวาคมว่า โตโยต้ากำลังพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตต ซึ่งสามารถวิ่งได้ 500 กิโลเมตรเมื่อชาร์จหนึ่งครั้ง และใช้เวลาชาร์จ 10 นาทีจนเต็ม ซึ่งน้อยกว่ารถยนต์ไฟฟ้าทั่วไปอย่างน้อยสองในสาม โตโยต้าคาดว่าจะเป็นผู้ผลิตรถยนต์แบตเตอรี่โซลิดสเตตรายแรกของโลกในการผลิตจำนวนมาก และจะเปิดตัวรถยนต์ต้นแบบในปีหน้า

นอกจากข่าวของโตโยต้าแล้ว QuantumScape บริษัทที่ Volkswagen และ Bill Gates ร่วมกันลงทุน ยังได้เปิดตัวเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตใหม่ ซึ่งสามารถชาร์จได้ 80% ใน 15 นาที เพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน 50% และทนทานต่อช่วงกว้างของ อุณหภูมิต่ำสุด - 30 ℃ Volkswagen กล่าวว่าเป้าหมายคือการมีสายการผลิตแบตเตอรี่ใหม่ภายในปี 2568

ดังนั้นแบตเตอรี่โซลิดสเตตและแบตเตอรี่แบบเดิมแตกต่างกันอย่างไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมแบบดั้งเดิม: ประกอบด้วยอิเล็กโทรดบวก ไดอะแฟรม และอิเล็กโทรดลบ จากนั้นเติมด้วยอิเล็กโทรไลต์

แบตเตอรี่โซลิดสเตต: แบตเตอรี่ลิเธียมใช้อิเล็กโทรไลต์โซลิด และวัสดุอิเล็กโทรไลต์ส่วนใหญ่จะกำหนดประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมโซลิดสเตต

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทั้งสองก็คืออิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่โซลิดสเตตนั้นเป็นของแข็ง ซึ่งหมายความว่าตัวกลางสำหรับการเคลื่อนย้ายลิเธียมไอออนระหว่างอิเล็กโทรดบวกและลบจะเปลี่ยนจากของเหลวเป็นของแข็ง ด้วยการอัพเกรดวัสดุแคโทดอย่างต่อเนื่อง อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งสามารถประสานงานได้ดีขึ้น ซึ่งเอื้อต่อการปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานของระบบแบตเตอรี่

ข้อดีของแบตเตอรี่โซลิดสเตต

เนื่องจากการใช้อิเล็กโทรไลต์แบบแข็ง เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบดั้งเดิม แบตเตอรี่แบบแข็งจึงมีลักษณะของการไม่เผาไหม้ ทนต่ออุณหภูมิสูง ไม่กัดกร่อน ไม่ระเหย มีความเสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้ต่ำ และมีความหนาแน่นของพลังงานสูง

อุตสาหกรรมแบตเตอรี่โซลิดสเตต

แบตเตอรี่โซลิดสเตตถือเป็นวิธีแก้ปัญหาสุดท้ายสำหรับความกังวลเรื่องความหนาแน่นและความทนทานของพลังงานแบตเตอรี่ แบตเตอรี่โซลิดสเตตมีข้อดีหลายประการ แต่ยังไม่ค่อยมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีต้นทุนสูงและกำลังการผลิตต่ำ

การค้าแบตเตอรี่โซลิดสเตตอาจไม่เร็วเท่าที่คนคิด ในปี 2019 Ningde Times กล่าวว่าบริษัทมุ่งมั่นที่จะพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดและได้ผลิตตัวอย่างแล้ว แต่จะต้องใช้เวลาถึง 10 ปีจึงจะนำแบตเตอรี่เหล่านั้นไปจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ได้เต็มรูปแบบ ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่ดังกล่าวยังห่างไกลจากการผลิตขนาดใหญ่

คาดการณ์ตารางการใช้งานแบตเตอรี่โซลิดสเตต

- ปี 2021 จะเป็นช่วงฟักตัวของตลาดแบตเตอรี่โซลิดสเตต การวางแผนผลิตภัณฑ์และการวิจัยและพัฒนาที่เกี่ยวข้องจะดำเนินการ และตลาดจะยังคงถูกครอบงำโดยแบตเตอรี่แบบไตรภาค

-ตั้งแต่ปี 2021-2025 แบตเตอรี่โซลิดสเตตจะเข้าสู่ระยะเริ่มต้นของการใช้งาน โดยมีความหนาแน่นพลังงานของแบตเตอรี่สูงถึง 300-500Wh/กก. และรถยนต์ไฟฟ้าระดับไฮเอนด์จำนวนไม่มากจะติดตั้งแบตเตอรี่โซลิดสเตต

-ตั้งแต่ปี 2025 ถึง 2030 หรือนานกว่านั้น ตลาดจะเติบโตเต็มที่ ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่โซลิดสเตตจะเกิน 500Wh/กก. และการผลิตขนาดใหญ่จะได้รับความนิยมอย่างแท้จริง

โดยทั่วไป แบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมด โดยเฉพาะแบตเตอรี่สำหรับการใช้งานกระแสสูง เช่น รถยนต์ นั้นยังห่างไกลจากระดับอุตสาหกรรม และจำเป็นต้องอัปเกรดและควบคุมต้นทุนเพิ่มเติม

ทำไมบางคนถึงบอกว่าการผลิตจำนวนมากใกล้จะเกิดขึ้น ในขณะที่บางคนบอกว่าต้องใช้เวลาถึง 10 ปี?

ดังที่คุณอาจเดาได้ว่า "แบตเตอรี่โซลิดสเตต" ที่โฆษณาเพื่อการผลิตจำนวนมากในปัจจุบันไม่ใช่แบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมด แต่เป็นแบตเตอรี่กึ่งโซลิดสเตต

แบตเตอรี่กึ่งแข็งมักจะมีอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งอยู่บนอิเล็กโทรดตัวหนึ่งและมีอิเล็กโทรไลต์เหลวอยู่ที่อีกอิเล็กโทรด หลายๆ คนทดลองใช้แบตเตอรี่กึ่งแข็งเพื่อการใช้งานเชิงพาณิชย์อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น โตโยต้าได้ตั้งเป้าที่จะพัฒนาแบตเตอรี่แข็งทั้งหมดสำหรับรถราง แต่บอกว่าจะค่อยๆ เริ่มต้นด้วยแบตเตอรี่ "กึ่งแข็ง"

เมื่อ Ning De กล่าวว่าการผลิตขนาดใหญ่จะใช้เวลา 10 ปี เขาหมายถึงแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมด และนั่นคือเป้าหมาย

แบตเตอรี่โซลิดสเตตของ Toyota และ QuantumScape จะก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อสตาร์ทอัพหรือไม่

จากมุมมองของการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตต

นวัตกรรมเทคโนโลยีแบตเตอรี่ในประเทศแถบยุโรปและอเมริกานำโดยสตาร์ทอัพเป็นหลัก เนื่องจากองค์กรขนาดเล็กมีหน้าที่รับผิดชอบด้านนวัตกรรมในประเทศแถบยุโรปและอเมริกา และองค์กรขนาดใหญ่แก้ปัญหาด้านนวัตกรรมผ่านการควบรวมกิจการ จึงไม่จำเป็นต้องสำรวจอย่างกว้างขวาง

ญี่ปุ่นถูกครอบงำโดยบริษัทรถยนต์และเครื่องจักรแบบดั้งเดิม เนื่องจากบริษัทดั้งเดิมของญี่ปุ่นมีวิสัยทัศน์กว้างไกลและต้องการลองใช้เทคโนโลยีใหม่ๆ

จีนเข้าสู่วงการแบตเตอรี่โซลิดสเตตค่อนข้างช้า อย่างไรก็ตาม เราเชื่อว่าแบตเตอรี่โซลิดสเตตไม่ได้น่าประทับใจเท่าที่สื่ออธิบายไว้ แม้ว่าจะมีช่องว่างในการวิจัยและพัฒนา 1-2 ปี แต่ก็ไม่เพียงพอที่จะพลิกตำแหน่งของบริษัท Head Power Battery

ประการแรก เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมกลายเป็นกระแสหลัก แบตเตอรี่ลิเธียมจะปรับปรุงอย่างรวดเร็ว รุ่นของเหลวในปัจจุบันหรือจะปรับปรุงต่อไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณได้รับการปรับปรุง 30% ทุกปี 5 ปี 10 ปี ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ที่ได้รับการปรับปรุงจะคล้ายกับแบตเตอรี่โซลิดสเตต

ประการที่สอง เทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตที่เป็นนวัตกรรมใหม่สามารถรวมเข้ากับองค์กรได้อย่างง่ายดาย แบตเตอรี่โซลิดสเตตยังเป็นเส้นทางของแบตเตอรี่ลิเธียม บนเส้นทางของแบตเตอรี่ลิเธียม เทคโนโลยีที่ได้รับการปรับปรุงเหล่านี้สามารถรวบรวมได้อย่างง่ายดายโดยองค์กรชั้นนำ สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่นั้น เกณฑ์และความเสี่ยงในการสร้างโรงงานนั้นสูงมาก ผู้คนจำนวนมากจึงขายเทคโนโลยีให้กับองค์กรชั้นนำ ซึ่งสามารถขยายขนาดได้อย่างรวดเร็ว ช่องว่างทางเทคโนโลยีสัมพัทธ์ของแบตเตอรี่โซลิดสเตตมีขนาดเล็ก และข้อได้เปรียบของแบทช์ขนาดใหญ่มีความสำคัญมากกว่าอย่างเห็นได้ชัดในเชิงพาณิชย์ของแบตเตอรี่โซลิดสเตต