ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีแบตเตอรี่โตโยต้า

เมื่อเร็ว ๆ นี้ Toyota Motor ประกาศว่ามีแผนที่จะเปิดตัวรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์รุ่นต่อไปในปี 2569 รถยนต์รุ่นนี้จะติดตั้งแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูงแบบลิเธียมไอออนรูปทรงสี่เหลี่ยม โดยการเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานสำหรับแบตเตอรี่โตโยต้า สามารถลดมวลของแบตเตอรี่โตโยต้า และปรับปรุงประสิทธิภาพด้านอากาศพลศาสตร์ ระยะการขับขี่ของรถเพิ่มขึ้นเป็น 1,000 km

การแนะนำบริษัท โตโยต้า มอเตอร์

บริษัท โตโยต้า มอเตอร์ (Toyota Motor) เป็นผู้ผลิตรถยนต์ข้ามชาติที่มีสำนักงานใหญ่ในเมืองโตโยต้า จังหวัดไอจิ ประเทศญี่ปุ่น และเขตบุงเกียว กรุงโตเกียว ด้วยรายได้ 37.15 ล้านล้านเยนในปีงบประมาณ 2565 เป็นหนึ่งในผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ที่สุดในโลก Toyota Motor มีโรงงานหลายแห่งทั่วโลก รวมถึงสหรัฐอเมริกา จีน และภูมิภาคอื่นๆ ตลาดที่ใหญ่ที่สุดคืออเมริกาเหนือซึ่งมียอดขายประมาณ 2.31 ล้านหน่วยต่อปี

ตามแผนการพัฒนาที่ประกาศโดย Toyota Motor บริษัทมีแผนที่จะนำแบตเตอรี่พลังงานลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP) ที่มีโครงสร้างสองขั้วซึ่งใช้กับ Aqua และ Crown รุ่นไฮบริดสองรุ่นไปสู่รถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์รุ่นต่อไปในปี 2569 -2570เมื่อเปรียบเทียบกับรุ่นไฟฟ้าบริสุทธิ์ bZ4X ของ Toyota ระยะทางการขับขี่ของรุ่นแบตเตอรี่พลังงาน LFP นี้จะเพิ่มขึ้น 20% และต้นทุนจะลดลง 40%

นอกจากนี้ Toyota Motor ยังมีแผนที่จะออกแบตเตอรี่พลังงานประสิทธิภาพสูงอีกรุ่นในปี 2570-2571 แบตเตอรี่พลังงานนี้ใช้โครงสร้างแบตเตอรี่แบบสองขั้นตอนในแบตเตอรี่ทรงสี่เหลี่ยมและใช้วัสดุแคโทดนิกเกิลสูงเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่พลังงาน ระยะทางการขับขี่จะเพิ่มขึ้นอีก 10% และค่าใช้จ่ายจะลดลงอีก 10%

นอกจากนี้ Toyota Motor ยังประกาศความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตท บริษัทวางแผนที่จะใช้เทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตกับรถยนต์ไฟฟ้าล้วนในปี 2560-2571 เพื่อให้นำแบตเตอรี่โซลิดสเตทไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้

Toyota Motor กล่าวว่า “เราได้เอาชนะความท้าทายด้านเทคนิคของความทนทานของแบตเตอรี่โซลิดสเตทแล้ว Toyota Motor จะยังคงประเมินความเป็นไปได้ของการเปิดตัวรถยนต์ไฮบริดแบบดั้งเดิม และส่งเสริมการพัฒนาเส้นทางเทคโนโลยีไฮบริดต่อไป ในขณะเดียวกัน บริษัทจะเร่งพัฒนาแบตเตอรี่โตโยต้า ความคืบหน้าในการวิจัยและพัฒนาส่งเสริมการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าล้วน”

Toyota Motor หวังที่จะใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมรรถนะสูงที่พัฒนาขึ้นใหม่เพื่อเพิ่มระยะการแล่นขึ้น 20% และมีความสามารถในการชาร์จเร็ว ในเวลา 10 นาที แบตเตอรี่สำรองจะเพิ่มพลังงานแบตเตอรี่จาก 10% เป็น 80% มีรายงานว่า Toyota Motor กำลังพัฒนาแบตเตอรี่พลังงานเวอร์ชันสมรรถนะสูง ซึ่งแบตเตอรี่โตโยต้าจะเพิ่มระยะทางอีก 50%

แผนงานของเทคโนโลยีแบตเตอรี่โตโยต้า

การย่อขนาดของโมดูลไดรฟ์ไฟฟ้า

ในแผนงานเทคโนโลยีแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าที่เผยแพร่โดย Toyota Motor บริษัทได้เสนอเส้นทางทางเทคนิคสำหรับการย่อขนาดระบบมอเตอร์ขับเคลื่อน ในการพัฒนาระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าพื้นฐาน Toyota Motor เลือกที่จะร่วมมือกับ BluE , Aisin และ Denso เพื่อร่วมกันพัฒนาขนาดที่เล็กลง น้ำหนักเบา และความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้นของโมดูลไดรฟ์ไฟฟ้าให้ระยะการล่องเรือที่ยาวขึ้นและพื้นที่ภายในที่ใหญ่ขึ้นสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์ในอนาคต

โครงการความร่วมมือยังรวมถึงการส่งเสริมการพัฒนาและการผลิตเวเฟอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์รุ่นต่อไป และการส่งเสริมการเติบโตของผลึกซิลิกอนคาร์ไบด์โดยแนะนำวิธีการสะสมไอ ซึ่งสามารถเพิ่มอัตราการเติบโตของผลึกซิลิกอนคาร์ไบด์ถึง 10 เท่าของที่มีอยู่ มาตรฐานอุตสาหกรรม ปัจจุบัน Toyota Motor กำลังพัฒนาซิลิคอนคาร์ไบด์เวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วสำหรับอินเวอร์เตอร์รถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์รุ่นต่อไป ซึ่งจะช่วยให้บริษัทสามารถสะสมความเชี่ยวชาญมากขึ้นในการผลิตซิลิคอนคาร์ไบด์และวางรากฐานเทคโนโลยีซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ล้ำหน้า

เส้นทางเทคโนโลยีไฮโดรเจน

นอกจากการเปิดตัวแผนการพัฒนาสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าล้วนแล้ว Toyota Motor ยังเปิดตัวโซลูชันระบบส่งกำลังที่หลากหลายซึ่งครอบคลุมเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนและเครื่องยนต์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน และจะจัดตั้งศูนย์วิจัยและพัฒนาพลังงานไฮโดรเจนแห่งใหม่ (โรงงานไฮโดรเจน) เพื่อประสานงานด้านการขายและการพัฒนา การเชื่อมโยง การผลิตและอื่น ๆ เพื่อให้ได้ข้อมูลที่ราบรื่นกลไกการตอบสนองการตัดสินใจที่รวดเร็ว

Toyota Motor จะทำงานเพื่อพัฒนาระบบเซลล์เชื้อเพลิงเจเนอเรชันถัดไปที่มีอายุการใช้งานยาวนาน ต้นทุนต่ำ และสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อย Toyota Motor ระบุว่า เมื่อเปรียบเทียบกับรถยนต์ที่ใช้น้ำมัน รถยนต์รุ่นที่ติดตั้งระบบเซลล์เชื้อเพลิงรุ่นใหม่จะตอบสนองความต้องการในการบำรุงรักษาได้ง่ายกว่า และเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่โตโยต้าที่ติดตั้งรุ่นปัจจุบัน ค่าบำรุงรักษาระบบเซลล์เชื้อเพลิงจะลดลงครึ่งหนึ่งและ ระยะการล่องเรือเพิ่มขึ้น 20%

ในขณะเดียวกัน Toyota Motor จะยังคงส่งเสริมการพัฒนาเครื่องยนต์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน และมุ่งมั่นที่จะพัฒนาเทคโนโลยีลดการปล่อยก๊าซ NOx ในรถยนต์เชื้อเพลิง นอกจากนี้ บริษัทจะตรวจสอบความเป็นไปได้ของการใช้เชื้อเพลิงสังเคราะห์ (e-fuels) สำหรับตลาดที่การผลิตพลังงานไฮโดรเจนมีราคาแพง และเพิ่มการลงทุนในการวิจัยและพัฒนาเชื้อเพลิงไฟฟ้า

แบตเตอรี่โซลิดสเตทของโตโยต้า

เมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม โตโยต้าประกาศความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตท ในอนาคต มีแผนที่จะลดลงขนาดและน้ำหนักของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าครึ่งหนึ่ง และลดค่าใช้จ่ายลงครึ่งหนึ่ง แบตเตอรี่โซลิดสเตทสามารถวิ่งได้ไกลถึง 1200 กม. และใช้งานได้อย่างเต็มที่ ชาร์จใน 10 นาที หมายความว่าอย่างไร หมายความว่านี่อาจเป็นอีกยุคของแบตเตอรี่โตโยต้า

แบตเตอรี่โซลิดสเตทคืออะไร

ก่อนอื่น มาทำความเข้าใจกันก่อนว่าแบตเตอรี่โซลิดสเตทคืออะไร แบตเตอรี่ที่ใช้ในกระแสหลักของตลาดพลังงานใหม่ส่วนใหญ่ ได้แก่ แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตและแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค ซึ่งประกอบด้วยตัวกั้น ขั้วบวก ขั้วลบ อิเล็กโทรไลต์จะรวมกัน โดยมีหลักการทำงานคือ ลิเธียมไอออนจะผ่านอิเล็กโทรไลต์จากขั้วบวกผ่านอิเล็กโทรไลต์ไปยังขั้วลบเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

แบตเตอรี่โซลิดสเตทตามชื่อหมายความว่าไม่มีของเหลวในแบตเตอรี่ และอิเล็กโทรไลต์เป็นวัสดุของแข็งผสมแก้วที่ทำจากลิเธียมและโซเดียม ดังนั้นความเร็วในการเคลื่อนที่ของไอออนจึงค่อนข้างเร็วกว่า แรงดันไฟฟ้าและความทนทานต่ออุณหภูมิสูงก็สูงขึ้นเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในสภาพอากาศที่หนาวจัดเหมือนกัน อิเล็กโทรไลต์จะแข็งตัวได้ง่าย ซึ่งลดอัตราการไหลของไอออนลงอย่างมาก ส่งผลให้พลังงานไม่เพียงพอและการชาร์จช้า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีระบบทำความร้อนล่วงหน้า

ปัจจุบัน ข้อมูลแบตเตอรี่โซลิดสเตทที่ Toyota มอบให้มีแบตเตอรี่ 2 ประเภท ได้แก่ แบตเตอรี่รุ่นยอดนิยมและแบตเตอรี่รุ่นประสิทธิภาพ ประการแรก ปริมาณมีขนาดเล็กลงและต้นทุนลดลง 40% รุ่นประสิทธิภาพของแบตเตอรี่จะเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ เพิ่มอายุการใช้งานของแบตเตอรี่เป็น 1,000 กม.+ ชาร์จเร็วในเวลาน้อยกว่า 20 นาที และลดค่าใช้จ่ายลง 20% และมีการกล่าวกันว่าวิธีการปรับปรุงความทนทานของ มีการพัฒนาแบตเตอรี่โตโยต้า 10 นาทีหรือน้อยกว่าด้วยแบตเตอรี่โซลิดสเตท

นอกจากประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งของแบตเตอรี่โตโยต้าแล้ว การผลิตตัวถัง BEV ยังได้พัฒนาขึ้นอีกด้วย ตัวถังแบ่งออกเป็น 3 โมดูล: ด้านหน้า ตรงกลาง และด้านหลัง ส่วนตรงกลางคือแบตเตอรี่ ตัวถังใช้กระบวนการหล่อแบบผสมผสานเพื่อทำให้การทำงานง่ายขึ้น กระบวนการ ในอดีตมีมากถึงหลายสิบโมดูล ชิ้นส่วนโลหะแผ่นถูกประทับเป็นชิ้นเดียว และตอนนี้จำเป็นต้องประกอบเข้าด้วยกันเป็นชิ้นเดียว ดังนั้นต้นทุนจึงลดลง การลงทุนและกระบวนการ สามารถลดลงครึ่งหนึ่ง หากเทคโนโลยีนี้สามารถผลิตได้ในปริมาณมาก เทคโนโลยีดังกล่าวจะมีผลกระทบอย่างไรต่อตลาดพลังงานใหม่ที่มีอยู่

ประการแรก ต้นทุนการผลิตรถยนต์ลดลงจากผลการวิจัยล่าสุดค่าสัมประสิทธิ์อัตราส่วนเฉลี่ยของชุดแบตเตอรี่พลังงานของรถยนต์ไฟฟ้า 40 รุ่นตัวอย่างคือ 50.37% คิดเป็นครึ่งหนึ่งของราคารถยนต์และยังคงเป็น ส่วนที่ใหญ่ที่สุดของค่ารถ ตามข้อมูลแบตเตอรี่โซลิดสเตทเวอร์ชันยอดนิยมที่ประกาศโดยโตโยต้า ต้นทุนจะลดลง 40% จากนั้นราคาของรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์ 200,000 คันจะลดลง 40,000 คันโดยไม่มีแรงกดดันใดๆ

ประการที่สอง ลดน้ำหนักและปริมาตรแบตเตอรี่ของเหลวในปัจจุบันมีขนาดใหญ่และหนักเกินไปแบตเตอรี่ของเหลวที่มีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ 75 องศาจะมีน้ำหนักมากกว่า 500 กก. และจะครอบครองแชสซีทั้งหมด หากใช้แบตเตอรี่โซลิดสเตทจะมีพื้นที่แชสซีเพิ่มขึ้น แบตเตอรี่โตโยต้าจะให้พื้นที่ภายในห้องโดยสารมากขึ้น ลดน้ำหนัก และเพิ่มระยะการแล่นโดยปลอมตัว

ประการที่สาม ลดต้นทุนเวลาในการชาร์จ เวลาในการชาร์จอย่างรวดเร็วโดยทั่วไปของรถยนต์ไฟฟ้าล้วนในตลาดคือ 30%-80% และใช้เวลา 30 นาที เวลายังนานเกินไปสำหรับการชาร์จฉุกเฉิน เราขับรถเชื้อเพลิงเข้าไปในปั๊มน้ำมัน เพื่อเติมเชื้อเพลิงหนึ่งครั้ง เวลาเช็คเอาต์ ประมาณ 3-5 นาที หากสามารถชาร์จแบตเตอรี่โซลิดสเตตจนเต็มได้ภายใน 10 นาทีหรือน้อยกว่า 10 นาที ก็เกือบจะเทียบเท่ากับต้นทุนของเวลาในการเติมเชื้อเพลิงและปัญหาในการชาร์จ ต้นทุนเวลาสามารถแก้ไขได้