การแข่งขันระหว่างผู้ผลิตแบตเพื่อแย่งชิงแบตโซลิดสเตต

ความเคลื่อนไหวของญี่ปุ่นในอุตสาหกรรมแบตโซลิดสเตต

นโยบายที่เกี่ยวข้องในญี่ปุ่น

ในปี 2018 มีการเสนอ “นโยบายพื้นฐานและการดำเนินการเฉพาะสำหรับการใช้พลังงานไฟฟ้าในรถยนต์ของญี่ปุ่น” ซึ่งนำเสนอทิศทางการพัฒนาทางเทคนิคของแบตเตอรี่ยุคหน้าอย่างชัดเจน โดยส่วนใหญ่รวมถึงแบตเตอรี่โซลิดสเตตและแบตเตอรี่นวัตกรรม

“กลยุทธ์การเติบโตสีเขียวที่เป็นกลางคาร์บอนปี 2050” ที่เปิดตัวในปี 2020 เน้นย้ำถึงการใช้งานจริงของแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดและแบตเตอรี่ที่เป็นนวัตกรรมใหม่

ในเดือนสิงหาคม 2022 กระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรมของญี่ปุ่นจะเป็นผู้นำในการสร้างสายพานอุตสาหกรรมการผลิตแบตเตอรี่ที่แข็งแกร่ง ด้วยเงินลงทุนรวม 3.4 ล้านล้านเยน (ประมาณ 818.72 พันล้านบาท) และผู้มีความสามารถในการผลิตแบตเตอรี่ส่วนใหญ่ 30,000 คนได้รับการฝึกอบรม โดยสายพานอุตสาหกรรมจะถูกนำไปใช้ในด้านแบตเตอรี่โซลิดสเตต

ในเดือนกันยายน 2022 สภาสาธารณะและเอกชนเพื่อการวิจัยกลยุทธ์อุตสาหกรรมแบตเตอรี่ของญี่ปุ่นได้เผยแพร่ “กลยุทธ์อุตสาหกรรมแบตเตอรี่” โดยเสนอเป้าหมายในการทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมโซลิดสเตตทั้งหมดนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์อย่างเป็นทางการภายในปี 2030

การวางแผนของวิสาหกิจญี่ปุ่น

ในเดือนเมษายน 2022 ฮอนด้า มอเตอร์ได้ประกาศแผนการลงทุนประมาณ 43 พันล้านเยน (ประมาณ 10.35483 พันล้านบาท) เพื่อพัฒนาสายการผลิตสาธิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมด ซึ่งมีแผนที่จะเริ่มในฤดูใบไม้ผลิปี 2024

โตโยต้าได้ทำการวิจัยแบตเตอรี่โซลิดสเตตมาตั้งแต่ปี 1990 และในเดือนมิถุนายน 2023 บริษัทกำลังพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดโดยมีเป้าหมายในการทำการค้าในปี 2027-2028

ในเดือนกุมภาพันธ์ 2023 นิสสันประสบความสำเร็จในการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมด โดยมีเป้าหมายที่จะเริ่มการผลิตทดลองภายในปี 2025 และผลิตรถยนต์ไฟฟ้าจำนวนมากที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดในปี 2028

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตของญี่ปุ่น

ในแง่ของการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมด ญี่ปุ่นเป็นผู้นำ จากจำนวนสิทธิบัตรที่เผยแพร่ตั้งแต่ปี 2000 ถึงปลายเดือนมีนาคม 2022 ในการตรวจสอบแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดของโลก บริษัทญี่ปุ่นจะผูกขาดสามอันดับแรก และในบรรดาบริษัทที่ติด 10 อันดับแรก มี 6 บริษัทที่เป็นบริษัทญี่ปุ่น

ในเดือนมิถุนายนของปีนี้ มีรายงานว่านักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Osaka Metropolitan ในญี่ปุ่นประสบความสำเร็จในความเสถียรอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนของเฟสอุณหภูมิสูงของ Li3PS4 (วัสดุหลักสำหรับแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมด) ซึ่งนำไปสู่การนำไอออนิกที่ดีเยี่ยมแม้ที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งก้าวหน้าไปอีกขั้น การตระหนักถึงแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดและการแพร่หลายของเทคโนโลยีนี้ในการใช้งานต่างๆ เช่น ยานพาหนะไฟฟ้า

ในช่วงต้นเดือนกรกฎาคมของปีนี้ โตโยต้าได้ประกาศความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตต ซึ่งสามารถลดน้ำหนัก ปริมาณ และราคาของแบตเตอรี่ลงได้ครึ่งหนึ่ง บริษัทกล่าวว่าได้พัฒนาวิธีการปรับปรุงความทนทานของแบตเตอรี่ และเชื่อว่าขณะนี้สามารถสร้างแบตเตอรี่โซลิดสเตตที่มีระยะทาง 1,200 กิโลเมตร และเวลาในการชาร์จแบตเตอรี่ 10 นาทีหรือน้อยกว่า

ความเคลื่อนไหวของเกาหลีใต้ในอุตสาหกรรมแบตโซลิดสเตต

นโยบายที่เกี่ยวข้องในเกาหลีใต้

ในเดือนกรกฎาคม 2021 “กลยุทธ์การพัฒนาแบตเตอรี่ K” ที่ประกาศโดยรัฐบาลเกาหลีใต้กล่าวว่ารัฐบาลเกาหลีใต้จะช่วยในการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่รุ่นใหม่ เช่น แบตเตอรี่โซลิดสเตต และส่งเสริมการใช้งานเชิงพาณิชย์จริงของแบตเตอรี่โซลิดสเตตในปี 2027

ในเดือนเมษายนของปีนี้ เกาหลีใต้ได้ประกาศแผนการลงทุน 20 ล้านล้านวอน (ประมาณ 533 พันล้านบาท) ในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าภายในปี 2023 เพื่อพัฒนาความมั่นคงของชาติและอุตสาหกรรมเชิงกลยุทธ์ที่สำคัญในเกาหลีใต้ กระทรวงอุตสาหกรรมการค้าและพลังงานของเกาหลีกล่าวว่า การลงทุนร่วมกันนี้จะช่วยให้เกาหลีใต้เป็นผู้นำในการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตเชิงพาณิชย์ และกลายเป็นประเทศแรกในโลกที่ผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตเชิงพาณิชย์

การวางแผนของวิสาหกิจเกาหลีใต้

ผู้ผลิตแบตเตอรี่รายใหญ่สามรายของเกาหลีใต้ LG, Samsung SDI และ SK On ต่างก็วางแบตเตอรี่โซลิดสเตตแล้ว ในจำนวนนี้ LG คาดว่าจะสามารถผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดได้จำนวนมากในปี 2026 โดย Samsung SDI ประกาศใน เมื่อเดือนมีนาคมปีที่แล้วที่ได้เริ่มสร้างสายการผลิตทดลองแบตเตอรี่โซลิดสเตตแห่งแรกของอุตสาหกรรม – S-Line บริษัทวางแผนที่จะเสร็จสิ้นการตรวจสอบทางเทคนิคในปี 2025 และการผลิตจำนวนมากอย่างเป็นทางการในปี 2027

SK On ประกาศเมื่อเดือนมกราคมปีที่แล้วว่าจะร่วมมือกับศาสตราจารย์ Seung-woo Lee จากสถาบันเทคโนโลยีจอร์เจียเพื่อพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดรุ่นต่อไป บริษัทวางแผนที่จะพัฒนาต้นแบบแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดที่มีซัลไฟด์ในปี 2025 และจำหน่ายในปี 2029

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตของเกาหลีใต้

มูลนิธิวิจัยเกาหลีระบุในเดือนมิถุนายนปีนี้ว่ากลุ่มวิจัยของศาสตราจารย์จิน ดงวาน แห่งมหาวิทยาลัยเกาหลีได้พัฒนาเทคโนโลยีกระบวนการสังเคราะห์อิเล็กโทรไลต์ของแข็งแบบเปียก ซึ่งสามารถแก้ปัญหากระบวนการแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดที่มีอยู่ และประสบความสำเร็จในการพัฒนา การใช้วัตถุดิบและไมโครเวฟ (ช่วงความยาวคลื่น 1 มม. – 1 ม.) กระบวนการเปียกที่เสริมฤทธิ์กัน

จากการศึกษานี้ ทีมวิจัยไม่เพียงแต่พิสูจน์ว่าอิเล็กโทรไลต์แข็งที่มีความบริสุทธิ์สูงสามารถสังเคราะห์ได้ในช่วงเวลาสั้นๆ โดยใช้พลังงานไมโครเวฟจำนวนเล็กน้อย แต่ยังช่วยแก้ปัญหาของกระบวนการเปียกแบบดั้งเดิมในคราวเดียวอีกด้วย

ความเคลื่อนไหวของยุโรปและสหรัฐอเมริกาในอุตสาหกรรมแบตโซลิดสเตต

ยุโรปและอเมริกาเผยแพร่นโยบายที่เกี่ยวข้อง

ในยุโรป ในปี 2018 เยอรมนีลงทุน 1 พันล้านยูโรเพื่อจัดตั้งพันธมิตรการวิจัยแบตเตอรี่พลังงานของตนเองเพื่อรองรับการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตต โดยมียักษ์ใหญ่ระดับนานาชาติ เช่น BASF และ Volkswagen เข้าร่วมเป็นพันธมิตร

ในปี 2018 สหภาพยุโรปได้ปรับปรุงแผน “Horizon 2020” (2018-2020) จะมีการเพิ่มการดำเนินการวิจัยแบบสหวิทยาการชุดใหม่ชื่อ “การสร้างสภาพภูมิอากาศในอนาคตที่คาร์บอนต่ำและยืดหยุ่น: แบตเตอรี่รุ่นต่อไป” แผนการระดมทุนใหม่จะจัดสรรเงิน 114 ล้านยูโรในปี 2019 เพื่อสนับสนุนหัวข้อการวิจัยแบตเตอรี่ใน 7 หัวข้อ ซึ่งได้แก่ เทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตประสิทธิภาพความปลอดภัยสูงสำหรับรถยนต์

ในปี 2019 สหภาพยุโรปได้อนุมัติ “แผนการลงทุนพิเศษของยุโรปสำหรับแบตเตอรี่โซลิดสเตต” ซึ่งนำโดยสหภาพยุโรปเพื่อลงทุน 8.2 พันล้านยูโรเพื่อการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตต

ในปี 2021 สหภาพยุโรปได้เปิดตัว “แผนงานนวัตกรรมแบตเตอรี่ปี 2030” ซึ่งชี้แจงว่าแบตเตอรี่โซลิดสเตตเป็นทิศทางการวิจัยและพัฒนา

ในเดือนพฤษภาคม ปี 2022 สถาบันระบบและนวัตกรรมแห่งเยอรมนีได้เปิดตัว “แผนงานแบตเตอรี่โซลิดสเตต 2035+” และมีผู้เชี่ยวชาญมากกว่า 100 รายจากเยอรมนีและยุโรปเข้าร่วมในการกำหนดแผนงานดังกล่าว

แผนงานคาดการณ์และอภิปรายการเส้นทางการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตที่มีแนวโน้มมากที่สุดจากมุมมองระดับมหภาค และสรุปสถานะและแนวโน้มของแบตเตอรี่โซลิดสเตตในแง่ของวัสดุ ส่วนประกอบ เซลล์ และการใช้งาน และเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเหลว ในระยะสั้น (<2025) เปรียบเทียบขอบเขตเวลาระยะกลาง (<2030) และระยะยาว (>2030)

ในสหรัฐอเมริกา ในเดือนสิงหาคม 2019 กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาประกาศว่าได้ลงทุนรวม 9.1 ล้านดอลลาร์ในการสนับสนุนทุนวิจัยให้กับ General Motors โดย 2 ล้านดอลลาร์นั้นเกี่ยวข้องอย่างชัดเจนกับการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตต

ในเดือนมกราคม ปี 2021 กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาได้ประกาศให้เงินทุนเพิ่มเติม 47 ล้านดอลลาร์สำหรับโครงการ 7 โครงการ ซึ่งรวมถึงการผลิตอิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์ที่ก้าวล้ำสำหรับแบตเตอรี่โซลิดสเตตต้นทุนต่ำที่มีปริมาณงานสูง

ในเดือนมิถุนายน 2021 สำนักงานวิจัยขั้นสูงของกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ได้ประกาศเปิดตัวโครงการ MINT เพื่อรองรับการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตต รวมถึงการวิจัยเกี่ยวกับแบตเตอรี่โซลิดสเตตความหนาแน่นสูง

ในเดือนตุลาคม 2021 กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาประกาศให้ทุน 209 ล้านดอลลาร์สหรัฐเพื่อสนับสนุนการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่พลังงานขั้นสูง โดยมีเป้าหมายเพื่อให้บรรลุความก้าวหน้าในการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่พลังงานขั้นสูง เช่น แบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดและเทคโนโลยีการชาร์จอย่างรวดเร็ว 

ในเดือนมกราคม 2023 กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาได้ประกาศให้ทุนจำนวน 42 ล้านดอลลาร์แก่มหาวิทยาลัยและบริษัทหลายแห่ง รวมถึงการวิจัยและพัฒนาโครงการแบตเตอรี่โซลิดสเตตหลายโครงการ

เมื่อวันที่ 13 เมษายน 2023 สำนักงานประสิทธิภาพพลังงานและพลังงานทดแทน (EERE) กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาได้เรียกร้องให้มีเงินทุนประมาณ 16 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ เพื่อเป็นทุนแก่ห้องปฏิบัติการ (De-LC-0000027: ห้องปฏิบัติการแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาชักชวนข้อเสนอเพื่อเสริมสร้างขีดความสามารถการผลิตสำหรับแบตเตอรี่โซลิดสเตตและโฟลว์) เรียกหัวข้อที่ 1 เพื่อพัฒนาความสามารถในการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตที่เป็นนวัตกรรมใหม่

การวางแผนของวิสาหกิจในยุโรปและอเมริกา

เมื่อต้นปีนี้ BMW Group ระบุในประกาศของบริษัทว่าจะเริ่มขั้นตอนต่อไปของการวิจัยและพัฒนาร่วมกันของแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดกับ Solid Power บริษัทสตาร์ทอัพสัญชาติอเมริกัน และใช้แบตเตอรี่ All-Solid Power ของ Solid Power สายการผลิตนำร่องแบตเตอรี่โซลิดสเตตในศูนย์การผลิตแบตเตอรี่ของตัวเอง (CMCC) จากนั้นจึงมุ่งสู่การผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดตามเป้าหมายในระยะยาว

บริษัทสตาร์ทอัพอีกแห่งอย่าง QuantumScape ได้รับเงินลงทุนสะสม 300 ล้านดอลลาร์สหรัฐจาก Volkswagen Group และจะส่งมอบแบตเตอรี่โซลิดสเตต A-prototype ชุดแรกให้กับ Volkswagen ในปี 2565 เพื่อทำการทดสอบ

การวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตในสหรัฐอเมริกาถูกครอบงำโดยบริษัทเทคโนโลยีสตาร์ทอัพ เช่น QuantumScape, Solid Power, Solid Energy Systems เป็นต้น บริษัทสตาร์ทอัพเหล่านี้ได้รับการลงทุนจากยักษ์ใหญ่ด้านยานยนต์ เช่น BMW, Volkswagen และ Hyundai รวมถึงกองทุนร่วมลงทุนอีกจำนวนหนึ่ง

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตของยุโรปและอเมริกา

ในเดือนพฤษภาคมของปีนี้ ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัย Duke ในสหรัฐอเมริกาและผู้ร่วมงานได้ค้นพบกลไกอะตอมของสารประกอบอาร์ไจโรไดต์ ทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่โซลิดสเตตและเครื่องแปลงพลังงานเทอร์โมอิเล็กทริก

ในเดือนมิถุนายนของปีนี้ ห้องปฏิบัติการแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาได้ประกาศการพัฒนาเทคโนโลยีการประมวลผลที่สามารถปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคของอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่โซลิดสเตต ปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมาก และช่วยพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตที่ใช้งานได้จริง ผลการวิจัยที่เกี่ยวข้องได้รับการตีพิมพ์ใน Energy Communications of the American Chemical Society

ตลาดแบตเตอรี่โซลิดสเตตมีพื้นที่ขนาดใหญ่ การศึกษาที่เกี่ยวข้องคาดการณ์ว่าการจัดส่งแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั่วโลกจะเติบโตอย่างรวดเร็วตั้งแต่ปี 2021 ถึง 2030 และอาจเกิน 250GWh ภายในปี 2030 พื้นที่ตลาดคาดว่าจะสูงถึงกว่า 756.54 พันล้านบาท

ในด้านแบตเตอรี่โซลิดสเตต ญี่ปุ่นเป็นผู้นำประเทศอื่นๆ แต่เกาหลีใต้ ยุโรป สหรัฐอเมริกา รวมถึงจีน กำลังพยายามอย่างดีที่สุดที่จะไล่ตามให้ทัน เป็นที่น่าสังเกตว่าเส้นทางเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตที่เลือกโดยภูมิภาคต่างๆ นั้นแตกต่างกัน: ญี่ปุ่นและเกาหลีใต้มุ่งเน้นไปที่เส้นทางซัลไฟด์ ยุโรปมุ่งเน้นไปที่เส้นทางโพลีเมอร์ จีนมุ่งเน้นไปที่เส้นทางออกไซด์ และเส้นทางเทคโนโลยีของสหรัฐอเมริกามีความหลากหลาย

แม้ว่าบริษัทระดับโลกกำลังเร่งการพัฒนาอุตสาหกรรมแบตเตอรี่โซลิดสเตต แต่ก็ยังมีหนทางอีกยาวไกลก่อนที่จะมีการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตจำนวนมาก และจำเป็นต้องเอาชนะปัญหาด้านวัสดุและเทคโนโลยี ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าช่วงกรอบเวลาสำหรับการจำหน่ายแบตเตอรี่โซลิดสเตตในเชิงพาณิชย์ควรอยู่ระหว่างปี 2025 ถึง 2030 อาจมีการผลิตเป็นชุดเล็กๆ ในปี 2025 และอาจมีการพัฒนาในวงกว้างขึ้นในปี 2030

10 อันดับแรก โรงงานผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมของจีนกำลังลงทุนมากขึ้นในการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตต นอกจากนี้ เซลล์เชื้อเพลิงจะเป็นหนึ่งในจุดสนใจของตลาดในอนาคตด้วย