แบตเตอรี่แบบลิเธียม-ไอออน หรือ Lithium-ion ซึ่งเป็นมาตรฐานแบตเตอรี่คุณภาพสูง และ ถูกออกแบบเพื่อใช้เป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์ไฟฟ้าไร้สายทุกชนิด ซึ่งสามารถชารจ์ประจุไฟฟ้าเพื่อใช้งานซ้ำได้ ไม่ว่าจะเป็นโทรศัพท์มือถือ นาฬิกา โน๊ตบุ๊ค หรือ รถยนต์ไฟฟ้า
ด้วยคุณสมบัติในการชาร์จประจุใช้ซ้ำ ขนาดเล็ก และ การดูแลรักษาตลอดอายุการใช้งานต่ำถึงขั้นไม่ต้องทำอะไรเลย… ทำให้แบตเตอรี่แบบลิเธียม-ไอออน กลายเป็นหัวใจสำคัญของอุปกรณ์ไฮเทคสารพัด ที่ต้องพึ่งพาประจุไฟฟ้าในการทำงานทั้งหมด…
ปัญหาก็คือ… กระบวนการผลิตลิเธียมเพื่อใช้เป็นวัตถุดิบผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนนั้น ซับซ้อนยุงยาก และ มีต้นทุนไม่ธรรมดา แถมยังมีปริมาณจำกัดไม่ต่างจากน้ำมัน ซึ่งในระยะยาวก็กระทบต่อการขยายตัวของเศรษฐกิจอยู่ดี… ความพยายามของนักวิจัยสายพลังงานจึงข้ามผ่านลิเธียมเพื่อตามหาวัตถุดิบใหม่ในการเก็บประจุไฟฟ้าจนพบความสามารถโดดเด่นของคุณสมบัติทางประจุไฟฟ้าของ Sodium
งานวิจัยหลังสำเร็จปริญญาเอก หรือ Post-Doctorate ของ Dr.Duygu Karabelli Kaus จาก Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation ในสังกัด Universität Stuttgart Campus Vaihingen ในเมือง Stuttgart ประเทศเยอรมนี ในหัวข้อ… Sodium-Based Batteries: In Search of the Best Compromise Between Sustainability and Maximization of Electric Performance… ซึ่งสาระสำคัญของงานวิจัยได้ศึกษาเปรียบแบตเตอรี่จากวัสดุต่าง โดยเปรียบเทียบความหนาแน่นของพลังงาน หรือ Density… อายุการใช้งาน หรือ Lifetime… ความปลอดภัย หรือ Safety และ ต้นทุนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง หรือ Costs per kWh… และ ข้อมูลศึกษาเปรียบเทียบอย่างละเอียดจากงานวิจัยชุดนี้ ได้กลายเป็นเอกสารอ้างอิงชิ้นสำคัญในการพัฒนาแบตเตอรี่ โซเดียม-ไอออน หรือ Sodium-Ion หรือ Na-ion ในเชิงพาณิชย์กันอย่างคึกคัก
ประเด็นก็คือ… Sodium หรือ Na ที่จะใช้เป็นวัตถุดิบในแบตเตอรรี่โซเดียม-ไอออน จะได้มาจากเกลือที่มีอยู่มากมายบนโลกใบนี้ และ การทำเหมืองและสกัดเอา Sodium มาทำแบตเตอรี่ก็กระทบสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าการทำเหมืองและสกัดลิเธียมอย่างเทียบกันไม่ได้
ผลงานการค้นคว้าจาก Energy Materials Group ใน University of Birmingham ได้ศึกษาธาตุชนิดต่างๆ ที่จะนำมาผลิตแบตเตอรี่ทดแทนลิเธียมเช่นกัน… และพวกเขาร่วมกันประกาศความสำเร็จด้วยการยืนยันว่า โซเดียม หรือ Sodium มีคุณสมบัติที่จะนำมาทำเป็นแบตเตอรี่ได้
แต่การจะนำไอออนของโซเดียมมาแทนที่ไอออนของลิเธียมนั้น ไม่สามารถทำได้โดยตรง เนื่องจากขนาดไอออนของโซเดียมนั้นใหญ่กว่าของลิเธียม ทำให้การใช้คาร์บอนเป็นขั้วไฟฟ้าแบบลิเธียมจึงไม่อาจทำได้… การศึกษาผ่านแบบจำลองด้วยโมเดลทางควอนตัมพบว่า… หากใช้ฟอสฟอรัสมาเป็นขั้วไฟฟ้าแทนคาร์บอน จะทำให้แบตเตอรี่แบบโซเดียม-ไอออน หรือ Sodium-Ion แสดงคุณสมบัติในการชาร์จประจุซ้ำได้เหมือนกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แต่มีราคาในกระบวนการผลิตต่ำกว่า… ที่สำคัญก็คือ การใช้ฟอสฟอรัสจะสามารถทำให้แบตเตอรี่มีความจุมากกว่าเดิมถึง 7 เท่า ซึ่งเป็นสัญญาณที่ดีของแบตเตอรี่ความจุสูงแบบโซเดียม-ไอออนที่จะถูกพัฒนาขึ้นในอนาคต
และล่าสุด… Contemporary Amperex Technology Co., Limited หรือ CATL หนึ่งในผู้ผลิตแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในโลกจากมณฑลฟูเจี้ยน หรือ Fujian ก็ได้ประกาศแผนการผลิตแบตเตอรรี่ Na-ion ในเชิงพาณิชย์โยเร็วที่สุด… ซึ่ง Robin Zeng หรือ Yuqun Zeng ในฐานะ CEO ของ CATL ประกาศชัดเจนว่า… การผลิตแบตเตอรรี่ Na-ion เชิงพาณิชย์ให้ได้ภายในเดือนกรกฎาคม ปี 2021 ก็ยังถือว่าช้ามากแล้ว
References…
- https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenrg.2020.605129/full
- https://www.birmingham.ac.uk/research/energy/research/centre-energy-storage/battery-storage.aspx
- https://www.nextbigfuture.com/2021/06/catl-will-start-mass-producing-sodium-ion-batteries.html
- https://stem.in.th/แบตเตอรี่แบบโซเดียม-ไ/
- https://www.mmthailand.com/แบตเตอรี่-โซเดียม-ไอออน/
- https://www.greennetworkthailand.com/แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า/
