ญี่ปุ่นเป็นผู้นำในด้านแบตเตอรี่โซลิดสเตต

นอกเหนือจากนวัตกรรมในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแล้ว ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แบตเตอรี่โซลิดสเตตที่มีข้อดี เช่น ความหนาแน่นของพลังงานสูง ประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยที่ดี และอายุการใช้งานที่ยาวนาน ได้ดึงดูดความสนใจของตลาด และถือเป็นแบตเตอรี่พลังงานแห่งยุคถัดไป ในด้านแบตเตอรี่โซลิดสเตตที่ร้อนแรง ญี่ปุ่นเป็นผู้นำประเทศอื่นๆ แล้ว สถานะการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตในประเทศต่างๆ ในปัจจุบันเป็นอย่างไร ประเทศอื่นจะตามทันญี่ปุ่นได้อย่างไร แบตเตอรี่โซลิดสเตตจะเข้าสู่อุตสาหกรรมเมื่อใด มาดูกันด้านล่าง

ญี่ปุ่นเป็นประเทศแรกที่เข้าสู่อุตสาหกรรมแบตเตอรี่โซลิดสเตต

ในด้านแบตเตอรี่โซลิดสเตต บริษัทญี่ปุ่นได้ทำการวิจัยและพัฒนามาก่อนหน้านี้ และญี่ปุ่นก็เป็นผู้นำ จากการสำรวจแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดของโลก โดยพิจารณาจากจำนวนสิทธิบัตรที่เปิดเผยตั้งแต่ปี 2543 ถึงปลายเดือนมีนาคม 2565 บริษัทญี่ปุ่นได้ผูกขาดสามอันดับแรก และในบรรดาบริษัทที่ติด 10 อันดับแรก มี 6 บริษัทที่เป็นบริษัทญี่ปุ่น บริษัทญี่ปุ่นหลายแห่งกำลังพัฒนาอุตสาหกรรมแบตเตอรี่โซลิดสเตต

ที่งานโตเกียวมอเตอร์โชว์เมื่อเร็วๆ นี้ที่จัดขึ้นในกรุงโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น นิสสันได้เปิดตัวเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมด (ASSB) ที่บริษัทกำลังพัฒนา คาซูฮิโระ โดอิ รองประธานฝ่ายวิจัยของนิสสัน กล่าวว่าเทคโนโลยีนี้มีศักยภาพในการช่วยให้นิสสันก้าวกระโดดเชิงคุณภาพในรถยนต์ไฟฟ้าเจเนอเรชันถัดไปได้

มีรายงานว่าเทคโนโลยี ASSB ช่วยให้แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้ามี “ความหนาแน่นของพลังงานเกือบสองเท่าของแบตเตอรี่ที่มีอยู่” รวมถึงประสิทธิภาพการชาร์จที่เร็วขึ้นและต้นทุนที่ลดลง ซึ่งสามารถลดระยะเวลาการชาร์จแบตเตอรี่ลงเหลือหนึ่งในสามของแบตเตอรี่แบบเดิม นอกจากนี้ แบตเตอรี่เหล่านี้ยังสามารถทำงานได้ตามปกติในช่วง “อุณหภูมิห้องถึง 100°C” ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีระบบทำความเย็นพิเศษ

ปัจจุบัน เทคโนโลยี ASSB กำลังดำเนินไปอย่างราบรื่นตามแผนการที่ Nissan ประกาศไปก่อนหน้านี้ โรงงานผลิตนำร่องแห่งแรกยังคงมีกำหนดเริ่มดำเนินการในปีหน้า และโมเดลการผลิตจำนวนมากรุ่นแรกที่ใช้เทคโนโลยี ASSB ยังคงคาดว่าจะเปิดตัวในปี 2571 ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นนี้ทำให้นักวางแผนผลิตภัณฑ์และวิศวกรของนิสสันมีทางเลือกมากขึ้น และใช้ได้กับ “ยานพาหนะทุกประเภท”

เมื่อวันที่ 12 ตุลาคม โตโยต้าประกาศว่าได้บรรลุข้อตกลงกับบริษัทพลังงานยักษ์ใหญ่ของญี่ปุ่น อิเดมิตสึ โคซัง เพื่อร่วมมือในการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดในปริมาณมาก และสร้างห่วงโซ่อุปทาน ทั้งสองฝ่ายวางแผนที่จะจำหน่ายแบตเตอรี่รุ่นต่อไปในปี 2570-2571 จากนั้นจึงบรรลุการผลิตจำนวนมาก ปัจจุบันทั้งสองฝ่ายได้ร่วมกันจัดตั้งทีมวิจัยและพัฒนาจำนวนหลายสิบคน

โตโยต้ามอเตอร์กล่าวเมื่อวันที่ 23 ตุลาคมว่ากำลังมีการผลิตจำนวนมากสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์โซลิดสเตตเจเนอเรชั่นถัดไป ตามรายงานของสื่อ เมื่อเร็ว ๆ นี้ โตโยต้าได้สร้าง “ความก้าวหน้า” ในการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่ และคาดว่าจะผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตจำนวนมากได้ในปี 2570 หรือ 2571 ความก้าวหน้าครั้งนี้จะทำให้รถยนต์ไฟฟ้าของโตโยต้ามีระยะการเดินทางได้ 1,200 กิโลเมตร ซึ่งมากกว่าสองเท่าของรุ่นที่มีอยู่

นักวิเคราะห์ชาวญี่ปุ่นกล่าวว่าพื้นหลังที่กระตุ้นให้ Toyota Motor และ Idemitsu Kosan ร่วมมือกันในการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดคือการเติบโตอย่างรวดเร็วของ American Tesla และ BYD ของจีนในด้านยานพาหนะไฟฟ้า ทั้งสอง บริษัท กำลังมองหาที่จะข้าม – ชายแดน “พันธมิตรญี่ปุ่น” กอบกู้สถานการณ์ที่ไม่เอื้ออำนวย

ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมบางคนเชื่อว่า Toyota กำลังพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตอย่างจริงจังโดยหวังว่าจะชดเชยความสูญเสียที่เกิดจากการสูญเสียคู่แข่งของจีน เช่น Tesla และ BYD ในการแข่งขันรถยนต์ไฟฟ้า

บางคนชี้ให้เห็นว่า “โลกกำลังให้ความสนใจอย่างใกล้ชิดกับความสำเร็จของเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตต หากโตโยต้าหรือบริษัทอื่นสามารถผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตที่มีอายุการใช้งานยาวนานและมีราคาที่แข่งขันได้ พวกเขาก็จะสามารถบรรลุเป้าหมายได้ ความก้าวหน้าในด้านความหนาแน่นของพลังงานและความเร็วในการชาร์จ” ก้าวกระโดดครั้งใหญ่”

ประเทศอื่นๆ พยายามที่จะไล่ตามอุตสาหกรรมแบตเตอรี่โซลิดสเตตของญี่ปุ่นให้ทัน

ในเวลาเดียวกัน จีน เกาหลีใต้ สหรัฐอเมริกา ฯลฯ กำลังทำงานอย่างหนักเพื่อให้ทันอุตสาหกรรมแบตเตอรี่โซลิดสเตตของญี่ปุ่น จากข้อมูลในจีน คาดว่าการจัดส่งแบตเตอรี่โซลิดสเตตของจีนจะสูงถึง 251.1GWh ภายในปี 2573 และคาดว่าพื้นที่ตลาดจะสูงถึง 2 หมื่นล้านหยวน พื้นที่ตลาดในอนาคตมีมากมาย

ในบรรดาบริษัทแบตเตอรี่กระแสหลัก ( 10 อันดับแรก โรงงานผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมของจีน ) เช่น CATL, CALB, Gotion High-Tech, Ganfeng Lithium, Farasis Energy ฯลฯ ได้เปิดเผยต่อสาธารณะว่าพวกเขามีแผนสำหรับเทคโนโลยีแบตเตอรี่กึ่งแข็ง รายงานการวิจัยชี้ให้เห็นว่าบริษัทรถยนต์ไฟฟ้าหลายแห่งทั่วโลกได้ประกาศแผนการติดตั้งแบตเตอรี่กึ่งแข็ง และคาดว่าปี 2023 จะกลายเป็น “ปีแรกของการติดตั้งรถยนต์”

ในเดือนสิงหาคมของปีนี้ มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน (USTC) ประสบความสำเร็จในการพัฒนาเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตตครั้งใหญ่ โดยนำความหวังที่ไม่เคยมีมาก่อนมาสู่การพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมด ตามรายงาน การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ที่ประสบความสำเร็จอาจช่วยลดต้นทุนการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดได้มากถึง 96% ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่ในการจัดเก็บพลังงานและการใช้งานในพื้นที่ เช่น ยานพาหนะไฟฟ้า

ในเกาหลีใต้ ผู้ผลิตแบตเตอรี่รายใหญ่สามรายของเกาหลีใต้ LG New Energy, Samsung SDI และ SK On ต่างนำแบตเตอรี่โซลิดสเตตมาใช้ ในจำนวนนี้ LG New Energy คาดว่าจะสามารถผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดได้จำนวนมากในปี 2569 Samsung SDI วางแผนที่จะเริ่มการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดจำนวนมากภายในปี 2570 และได้หารือเกี่ยวกับปัญหาการผลิตกับผู้ผลิตรถยนต์หลายรายแล้ว

SK On กำลังพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดสองประเภท โดยผลิตต้นแบบทั้งสองประเภทในช่วงแรกๆ ภายในปี 2569 ขณะเดียวกันก็วางแผนที่จะจำหน่ายแบตเตอรี่ดังกล่าวภายในปี 2571 บริษัทต่างๆ ประสบความสำเร็จร่วมกันในการพัฒนาอิเล็กโทรไลต์แข็งที่มีออกไซด์เป็นส่วนประกอบหลัก โดยมีค่าการนำไฟฟ้าลิเธียมไอออนที่ดีที่สุดในระดับเดียวกัน

การวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตในสหรัฐอเมริกานำโดยบริษัทเทคโนโลยีสตาร์ทอัพ เช่น QuantumScape, Solid Power, Solid Energy Systems เป็นต้น บริษัทสตาร์ทอัพเหล่านี้ได้รับการลงทุนจากยักษ์ใหญ่ด้านยานยนต์ เช่น BMW, Volkswagen, และฮุนได ตลอดจนกองทุนร่วมลงทุนหลายแห่ง

เมื่อต้นปีนี้ BMW Group ระบุในประกาศของบริษัทว่าจะเปิดตัวขั้นตอนต่อไปของการวิจัยและพัฒนาร่วมกันของแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดกับ Solid Power บริษัทสตาร์ทอัพในสหรัฐฯ และใช้แบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดของ Solid Power สายการผลิตนำร่องที่ศูนย์การผลิตแบตเตอรี่ของตนเอง (CMCC) จากนั้นมุ่งสู่เป้าหมายระยะยาวของการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดในปริมาณมาก

เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมในปัจจุบัน แบตเตอรี่โซลิดสเตตที่พัฒนาโดยบริษัทอเมริกัน QuantumScape มีระยะการเดินทาง 80% โดยมีระยะทางสูงสุดเกือบ 2,000 กิโลเมตร ในขณะเดียวกัน เวลาในการชาร์จก็สั้นลงอย่างมาก และใช้เวลาเพียง 15 นาทีในการชาร์จถึง 80% นอกจากนี้ QuantumScape ยังส่งมอบแบตเตอรี่โซลิดสเตตต้นแบบประเภท A ชุดแรกให้แก่สาธารณชนในปี 2565 เพื่อทำการทดสอบอีกด้วย

แบตเตอรี่โซลิดสเตตจะใช้เวลานานในการจำหน่ายในเชิงพาณิชย์

อย่างไรก็ตาม รายงานบางฉบับเชื่อว่าการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นและจะไม่ก่อให้เกิดภัยคุกคามที่สำคัญต่อผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่ที่มีอยู่

กล่าวกันว่าการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตจำนวนมากมีราคาแพงและยาก ปัญหาหลักคือ วัสดุแบตเตอรี่มีความไวต่อความชื้นและออกซิเจนอย่างมาก ความจำเป็นในการหลีกเลี่ยงการก่อตัวของ “เดนไดรต์” ที่ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร และแบตเตอรี่มีความทนทานไม่ดี

โตโยต้ากล่าวว่าการเชื่อมโยงที่ยากและสำคัญที่สุดในการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตจำนวนมากคือ “การประกอบ” ซึ่งก็คือการซ้อนขั้วบวกและขั้วลบหลายชั้นของแบตเตอรี่อย่างรวดเร็วและแม่นยำโดยไม่ทำลายวัสดุ ประธานยังยอมรับด้วยว่าหลังจากการผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตจำนวนมาก กำลังการผลิตเริ่มแรกอาจต่ำ

คนในวงการอุตสาหกรรมเกาหลีคาดการณ์ว่าแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดจะใช้เวลานานในการเข้าสู่เชิงพาณิชย์ ภายในปี 2578 คาดว่าอัตราการเจาะตลาดของแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าจะไม่เกิน 15%

นักวิเคราะห์บางคนเชื่อว่ากุญแจสำคัญในการบรรลุความก้าวหน้าขั้นพื้นฐานของเทคโนโลยีแบตเตอรี่คือการวิจัยเกี่ยวกับวัสดุที่เกี่ยวข้อง ในด้านวัสดุแบตเตอรี่ โดยทั่วไปญี่ปุ่นจะเป็นผู้นำของจีนและเกาหลีใต้ ปัจจุบัน บริษัทแบตเตอรี่ของจีน เช่น CATL จำเป็นต้องสร้างความก้าวหน้าในเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตต และอาจต้องใช้เวลา 8 ถึง 10 ปีจึงจะเห็นผล บริษัทแบตเตอรี่ในจีน ญี่ปุ่น และเกาหลีใต้กำลังทำงานอย่างหนักเพื่อแก้ไขปัญหานี้

เป็นที่น่าสังเกตว่าข้อได้เปรียบของบริษัทแบตเตอรี่ของจีนอยู่ที่ความสามารถในการใช้เทคโนโลยีและกำลังการผลิตเพื่อลดต้นทุนการผลิตจำนวนมากและครองตลาดได้อย่างรวดเร็วเมื่อเผชิญกับการแข่งขัน ข้อได้เปรียบนี้ไม่มีใครเทียบได้กับบริษัทญี่ปุ่นและเกาหลีในปัจจุบัน ปัจจุบัน นอกเหนือจากการใช้แบตเตอรี่โซเดียมไอออนและเซลล์เชื้อเพลิงแล้ว ประเภทของแบตเตอรี่ในตลาดยังมีความหลากหลายอีกด้วย