Solid-State Battery

เรื่องโดย ดร.ภัสร์ชาพร สีเขียว

เทร็นด์รถยนต์ในยุคสมัยนี้ปฏิเสธไม่ได้เลยว่าใครๆ ก็นึกถึงและคิดที่จะซื้อรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้แทนรถยนต์สันดาปที่ต้องเติมน้ำมันแสนแพงและมีราคาสูงขึ้นในทุกๆ วัน แต่ทว่า สิ่งที่ทำให้ผู้บริโภคส่วนใหญ่ยังลังเลที่จะเปลี่ยนมาใช้รถยนต์ไฟฟ้าและนำมาพิจารณาร่วมในการเลือกซื้อรถยนต์ด้วยนั้น คงหนีไม่พ้นเรื่องของแบตเตอรี่ เพราะจะทำให้รถยนต์แต่ละคันมีความแตกต่างด้านประสิทธิภาพในการขับขี่ที่นอกเหนือจากรูปลักษณ์ภายนอกและความสวยงาม โดยแบตเตอรี่ที่ใช้จะส่งผลต่อระยะทางในการขับขี่ ระยะเวลาที่ต้องชาร์จไฟฟ้าด้วย

PETROMAT ขอพาทุกท่านมารู้จักกับแบตเตอรี่แต่ละประเภทที่มีการพัฒนาและใช้งานในปัจจุบัน และนำเสนอแบตเตอรี่ โซลิดสเตต (Solid-State Battery) ที่เป็นทางเลือกใหม่ที่ดีและยั่งยืนกว่าแบตเตอรี่รุ่นอื่น ๆ และกำลังจะถูกนำมาใช้งานในรถยนต์ไฟฟ้าค่ะ

เพื่อความเข้าใจง่าย ขอสรุปข้อมูลและข้อจำกัดของแบตเตอรี่แต่ละประเภทให้สั้นและกระชับ ดังนี้ค่ะ

ตัวอย่างรถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่ประเภทต่าง ๆ

สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ในปัจจุบันมักจะใช้งานแบตเตอรี่แบบ Lithium-ion ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ที่ดีที่สุดแล้ว ณ ตอนนี้ แต่ด้วยข้อจำกัดของแบตเตอรี่ชนิดนี้ที่เป็นแบบกึ่งแห้งกึ่งเปียก ที่มีโอกาสติดไฟและระเบิดได้เมื่อมีความร้อนสะสมสูง หรือเกิดรอยรั่วจากในระบบ ทำให้ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าต้องติดตั้งระบบระบายความร้อนด้วยน้ำหรืออากาศ ซึ่งจะทำให้รถยนต์มีน้ำหนักเพิ่มขึ้น ส่งผลกระทบถึงการบริหารจัดการพื้นที่ภายในรถยนต์และการใช้พลังงานมากขึ้นจากน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น และยังส่งผลถึงการชาร์จไฟฟ้าที่ช้า ระยะทางที่วิ่งได้น้อยลง เมื่อเทียบกับการใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งเป็นรถยนต์ที่ต้องเติมน้ำมัน จนทำให้ส่งผลต่อการตัดสินใจในการเลือกซื้อรถยนต์ของผู้บริโภค ทำให้ค่ายรถยนต์สนใจที่จะพัฒนาแบตเตอรี่ประเภท Solid State Battery ซึ่งมีคุณสมบัติที่ดีกว่า เช่น ขนาดของแบตเตอรี่ที่เล็กลงแต่มีความจุมากขึ้น น้ำหนักเบาลง ไม่มีความร้อนสะสม และชาร์จไฟฟ้าได้เร็วขึ้นกว่าเดิม

สำหรับ Solid State Battery นั้นมีส่วนประกอบที่แทบจะเหมือนกับ Lithium Ion Battery แต่แตกต่างกันตรงที่ ส่วน Electrolyte ของ Solid State Battery จะเป็นของแข็งไม่ใช่ของเหลว

Lithium Ion Battery จะประกอบด้วย Cathode, Anode, Separator และ Electrolyte แสดงดังรูปภาพ โดยจะมีสารละลาย Electrolyte ที่เป็นของเหลวเป็นตัวคั่นระหว่างขั้วแคโทดและแอโนดออกจากกัน สิ่งที่กังวลมากที่สุดของ Lithium Ion Battery คือความปลอดภัย เนื่องจากความเสี่ยงที่แบตเตอรี่จะเสียหายไม่ว่าจะเป็นการบวมที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือการรั่วไหลที่เกิดจากแรงภายนอก ด้วยเหตุนี้เอง จึงมีการปรับปรุงและพัฒนาด้านความปลอดภัย ทำให้เกิดเป็น Solid State Battery ที่มี Electrolyte เป็นของแข็งที่มีความเสถียรดีขึ้น

นอกจากจะมีความเสถียรดีขึ้นแล้ว ยังเป็นการเพิ่มความจุของแบตเตอรี่ เพื่อให้สามารถใช้งานได้ระยะทางที่ใกล้เคียงกับรถยนต์ทั่วไป ซึ่งพบว่าวิธีการเพิ่มความจุของแบตเตอรี่นั้นจะมี 2 วิธี คือ การเพิ่มจำนวนแบตเตอรี่ เป็นวิธีที่ทำให้แบตเตอรี่มีราคาสูงและกินพื้นที่ในรถยนต์มาก และการใช้ Electrolyte เป็นของแข็ง (Solid State Battery) ซึ่งจะทำให้มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า Lithium Ion Battery และไม่เสี่ยงต่อการระเบิดหรือไฟไหม้ จึงประหยัดพื้นที่ในการติดตั้งแบตเตอรี่มากยิ่งขึ้น

ด้วยเหตุนี้ Solid State Battery จึงเหมาะสมสำหรับใช้ในระบบแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าที่มีความต้องการความจุสูง แต่ทว่าแบตเตอรี่ชนิดนี้ยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาเทคโนโลยีไปสู่เชิงพาณิชย์

บริษัทผลิตแบตเตอรี่ที่ชื่อว่า Solid Power ของอเมริกา ได้รับการสนับสนุนจากค่ายรถยนต์อย่าง BMW และ Ford ให้พัฒนาแบตเตอรี่ประเภท Solid State Battery ซึ่งประสบความสำเร็จในการผลิตแบตเตอรี่ชนิดนี้ที่ขนาด 20 Ah. สำหรับใช้งานบนรถยนต์ไฟฟ้าได้เป็นที่เรียบร้อยแล้ว ซึ่งคาดว่าจะสามารถผลิตออกมาเพื่อใช้งานในรถยนต์ไฟฟ้าได้ในอนาคตอันใกล้นี้

นอกจากนี้ บริษัทรถยนต์จากญี่ปุ่น Toyota ก็เตรียมตัวเปิดตัวรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้งาน Solid State Battery โดยเคลมว่า สามารถชาร์จไฟฟ้าได้เต็ม 100% ได้ภายในระยะเวลาเพียงแค่ 10 นาที

แหล่งข้อมูล

[1] https://www.bangkokbankinnohub.com/th/breakthroughs-in-next-generation-ev-battery-technology/

[2] https://www.autodeft.com/deftreport/solid-state-battery-on-electric-cars-ready-for-use-soon

[3] https://www.samsungsdi.com/column/technology/detail/56462.html?listType=gallery

[4] https://www.laminafilms.com/th/article/EV-car-battery#article-1

[5] https://www.drive.com.au/news/solid-state-batteries-are-the-new-arms-race-car-giants-race-to-be-first/

Go to Top

เรื่องโดย ณัฐภัทร รัตนวิชัย

แนวคิดและแนวทางในการปฏิบัติเพื่อช่วยลดปริมาณขยะให้น้อยลงและเป็นการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างคุ้มค่าเป็นจุดเริ่มต้นของแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน ซึ่งถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายไม่ว่าจะเป็นภาครัฐ ภาคอุตสาหกรรม รวมไปถึงประชาชนทั่วไป นั่นคือ แนวคิด “3R” ประกอบด้วย
1. Reduce เป็นการใช้ให้น้อยลง ลดการใช้วัสดุ ผลิตภัณฑ์ ที่ก่อให้เกิดขยะเพื่อลดปริมาณขยะที่เกิดขึ้น
2. Reuse เป็นการนำวัสดุ ผลิตภัณฑ์ที่ยังสามารถใช้งานได้ กลับมาใช้ซ้ำ
3. Recycle เป็นการนำวัสดุ ผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานแล้วมาแปรรูป เพื่อนำกลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ ท่านผู้อ่านสามารถศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการ Recycle ได้ที่ “บทบาทของ Recycle ใน Circular Economy”

ในปัจจุบันมีหลักสากลและแนวคิดเพื่อมุ่งสู่เศรษฐกิจหมุนเวียนเพิ่มขึ้นอีก 7 หลักการ ซึ่งรวมกับหลักการที่มีอยู่เดิม เรียกว่า หลักการสากล “10R” ในวันนี้ PETROMAT ขอนำท่านผู้อ่านไปทำความรู้จักและสัมผัสกับหลักการสากลดังกล่าว ติดตามพร้อมกันได้เลยครับ

หลักการสากลเพื่อมุ่งสู่เศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy Model : 10R)

ภาคอุตสาหกรรมที่มีการนำหลักการสากล 10R มาใช้ในองค์กร

ตัวอย่างของภาคอุตสาหกรรมที่มีการนำหลักการสากล 10R มาใช้ในการดำเนินการทางธุรกิจเพื่อมุ่งสู่เศรษฐกิจหมุนเวียน ใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างคุ้มค่าและได้ประโยชน์สูงสุด โดยการทำวิจัยนี้อยู่ภายใต้โครงการวิจัย “มาตรการถ่ายทอดเทคโนโลยีและนวัตกรรมการพัฒนาระบบเศรษฐกิจหมุนเวียนในอุตสาหกรรมพลาสติกระดับ SMEs” โดยกรมโรงงานอุตสาหกรรม ร่วมกับ ศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ และ สถาบันวิจัยโลหะและวัสดุ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ศาสตราจารย์ ดร.หทัยกานต์ มนัสปิยะ และ นางสาวสมัญญา ปาระมี ทำวิจัยร่วมกับ บริษัท ตัง บรรจุภัณฑ์ จำกัด นำหลักการและเทคโนโลยีด้าน Circular design และ Refuse มาประยุกต์ใช้ในการทำวิจัย เพื่อสร้างต้นแบบผลิตภัณฑ์ถุงพลาสติกชีวภาพที่สามารถย่อยสลายได้ จากพอลิแลคติคแอซิด (PLA) ด้วยกระบวนการเป่าขึ้นรูปถุงพลาสติกที่ใช้ในอุตสาหกรรมเดิมสำหรับพอลิเอธิลีน (PE)

ดร.ชวนชม อ่วมเนตร และ นายอภิวัฒน์ พงศ์วิสุทธิรัชต์ ทำวิจัยร่วมกับ บริษัท จึงจิบเชียง รีไซเคิล 2008 จำกัด (บริษัท อุดร รีไซเคิล จำกัด) นำหลักการและเทคโนโลยีด้าน Recycle และ Reuse มาประยุกต์ใช้ในการทำวิจัย โดยการนำ PVC recycle มาใช้เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตท่อทางการเกษตรและนำวัตถุดิบเหลือใช้ กากของเสีย หรือผลิตภัณฑ์ที่ถูกกำจัด กลับมาใช้ใหม่ เพื่อลดปริมาณการใช้ PVC บริสุทธิ์ในกระบวนการผลิตลงร้อยละ 10

แหล่งข้อมูล
[1] https://www.greennetworkthailand.com/ลดปริมาณขยะ-แนวคิด-3r/
[2] https://www.ksc.net/greenit/7tips.html
[3] https://www.lombardodier.com/contents/corporate-news/responsible-capital/2020/september/the-10-steps-to-a-circular-econo.html
[4] ดร.ภัสราพร พลับเจริญสุข กรมโรงงานอุตสาหกรรม เนื้อหาวิชาหลักสูตร การสร้างที่ปรึกษาการพัฒนาระบบเศรษฐกิจหมุนเวียนในโรงงานอุตสาหกรรม (Circular Economy Coach) ภายใต้โครงการมาตรการถ่ายทอดเทคโนโลยีและนวัตกรรมการพัฒนาระบบเศรษฐกิจหมุนเวียน
[5] ศ. ดร.หทัยกานต์ มนัสปิยะ ศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ เอกสารประกอบการสัมมนาเชิงปฏิบัติการระบบเศรษฐกิจหมุนเวียนและเทคโนโลยีนวัตกรรมที่เกี่ยวข้องในโรงงานอุตสาหกรรม
[6] https://www.designorate.com/the-future-circular-economy-circular-design/
[7] https://petromat.org/2022/prototype-grant/

Go to Top