เริ่มต้นกันที่ราคาของลิเธียมไพโรฟลูออริกที่สูงขึ้นถึง 400,000 ดอลลาร์ต่อตันกันเลยดีกว่า

Thread Content

ผู้ที่สนใจสามารถเข้าไปดูบทความอื่นๆ ที่ฉันเขียนไว้ได้ที่ http://www.haolin.biz/UserForum/blog/bloghome.html โลหะฟลูออรีนไลท์มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าและความเสถียรทางอิเล็กโทรเคมีที่ดี จึงถูกนำมาใช้เป็นสารอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนอย่างแพร่หลาย โดยมักใช้ในแบตเตอรี่พลังงานสูง แบตเตอรี่สำหรับเก็บพลังงาน และแบตเตอรี่อื่นๆ ที่ใช้ในชีวิตประจำวัน นอกจากนี้ โลหะฟลูออรีนไลท์ยังเป็นสารอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ในระยะเวลาอันใกล้ถึงปานกลาง ปัจจุบัน ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า ทำให้เกิดความขาดแคลนโลหะฟลูออรีนไลท์ระหว่างอุปทานกับความต้องการ เนื่องจากความต้องการผลิตภัณฑ์มีมากกว่าอุปทาน ราคาของลิเธียมไตรฟลูออโรฟอสเฟตจึงปรับตัวสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องนับตั้งแต่ช่วงครึ่งหลังของปีที่แล้ว โดยมีราคาเพิ่มขึ้นจาก 90,000 หยวนต่อตันในช่วงกลางปี 2015 เป็นประมาณ 400,000 หยวนต่อตันในปัจจุบัน อุปสรรคทางเทคโนโลยีของลิเธียมฟลูออโรฟอสเฟตค่อนข้างสูง ระยะเวลาในการขยายกำลังการผลิตก็นาน ทำให้ผู้ผลิตรายใหม่เข้ามาแข่งขันได้ยาก กำลังการผลิตที่เพิ่มขึ้นมักมาจากผู้ผลิตเดิม ในประเทศจีนมีเพียงบริษัทไม่กี่แห่งเท่านั้นที่สามารถผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้ ในปัจจุบัน บริษัทต่างๆ ในประเทศที่มีกำลังการผลิตลิเธียมไฮดรอกซีฟลูออไรด์อยู่แล้ว ก็ได้เริ่มขยายกำลังการผลิตกันแล้ว แต่เนื่องจากความซับซ้อนและความยากลำบากในการปรับแต่งกระบวนการผลิตลิเธียมไฮดรอกซีฟลูออไรด์ ทำให้การขยายกำลังการผลิตต้องใช้เวลาอย่างน้อย 1 ปี ดังนั้นสถานการณ์ด้านอุปทานในตลาดจึงยังคงมีแนวโน้มตึงตัวต่อไป เมื่อประเทศต่างๆ ทั่วโลกมีความพยายามมากขึ้นในการลดการใช้พลังงานและปกป้องสิ่งแวดล้อม ก็จะส่งผลให้อุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพัฒนาอย่างรวดเร็ว และความต้องการตัวทำละลายสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็จะเพิ่มสูงขึ้นอีกด้วย ต่อไปนี้จะมาพูดถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 6 ประเภท ลิเธียมฟอสเฟต (LFP) ก็คือแบตเตอรี่ชนิดลิเธียมฟอสเฟตนั่นเอง โดยใช้ฟอสเฟตเป็นส่วนประกอบของขั้วลบ แบตเตอรี่ชนิดนี้มีคุณสมบัติที่สามารถรับและปล่อยไอออนลิเธียมได้อย่างสลับกัน เนื่องจากในโครงสร้าง LiFePO4 ซึ่งเป็นไอออนคู่ (PO4)3- การใช้ฟอสเฟตแทนไอออนออกซิเจนทำให้โครงสร้างสามมิติของวัสดุเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยให้ไอออนลิเธียมสามารถเคลื่อนที่ได้ในพื้นที่สามมิติที่กว้างขึ้นเท่านั้น แต่ยังช่วยให้ศักย์ไฟฟ้าในการปล่อยและรับไอออนลิเธียมคงที่อีกด้วย ทำให้แบตเตอรี่ชนิดนี้มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าเคมีที่ยอดเยี่ยม แบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตมีคุณสมบัติด้านความต้านทานไฟฟ้าที่ต่ำ นอกจากนี้ พันธะ P-O ในผลึกลิเธียมฟอสเฟตยังมีความแข็งแรง ทำให้ยากที่จะแตกสลายได้ แม้จะอยู่ในสภาพอุณหภูมิสูงหรือถูกชาร์จเกินกำหนด ก็จะไม่เกิดการพังทลายของโครงสร้างเหมือนแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ หรือเกิดสารออกซิไดซ์ที่มีความรุนแรง ดังนั้นจึงมีความปลอดภัยและความเสถียรทางความร้อนที่ดี เนื่องจากวัสดุแคโทดที่ทำจากลิเธียมฟอสเฟตมีโครงสร้างที่มั่นคง มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน และสามารถทำงานร่วมกับระบบอิเล็กโทรไลต์ได้อย่างดี นอกจากนี้ เมื่อนำมาใช้ร่วมกับวัสดุแอโนดที่ทำจากคาร์บอน ก็จะมีประสิทธิภาพในการเก็บพลังงานที่ดีอีกด้วย ； นอกจากนี้ยังมีทรัพยากรมากมาย มีต้นทุนต่ำ มีความเป็นพิษน้อย และไม่ก่อให้เกิดมลพิษ จึงถือเป็นวัสดุที่ได้รับความสนใจอย่างมากในแวดวงการผลิตแบตเตอรี่ในปัจจุบัน ดังนั้น แบตเตอรี่ประเภทนี้จึงมักถูกนำไปใช้ในมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้าที่ต้องการอายุการใช้งานที่ยาวนานและมีความปลอดภัยสูง รวมถึงในอุปกรณ์อื่นๆ ด้วยเช่นกัน รถยนต์ไฟฟ้าก็สามารถใช้แบตเตอรี่ประเภทนี้ได้เช่นกัน ขึ้นอยู่กับพื้นที่สำหรับวางแบตเตอรี่ด้วย บริษัท BYD ซึ่งเป็นบริษัทที่มีการบริหารจัดการแบบบูรณาการในประเทศจีน นิยมใช้แบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟต เนื่องจากมองว่าเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยและมีราคาถูกกว่า แม้ว่าความหนาแน่นของพลังงานจะน้อยกว่าเล็กน้อย แต่ก็สามารถปรับปรุงให้มีแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้ ออกไซด์ของลิเธียมกับโคบอลต์ (LCO) แบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตที่กล่าวถึงนี้ ยังเรียกอีกชื่อหนึ่งว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโคบอลต์ โดยแบตเตอรี่ประเภทนี้ทำมาจากคาร์บอเนตลิเธียมและโคบอลต์ เนื่องจากมีความจุสูง แบตเตอรี่เหล่านี้จึงถูกนำไปใช้กับโทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป และกล้องดิจิทัล นอกเหนือจากข้อเสียบางประการของแบตเตอรี่ประเภทนี้ที่ได้กล่าวมาแล้ว ยังมีข้อบกพร่องอื่นๆ เช่น อายุการใช้งานที่สั้น และค่าการนำไฟฟ้าที่จำกัดอีกด้วย นั่นหมายความว่า อุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่เหล่านี้จำเป็นต้องชาร์จพลังงานบ่อยครั้ง ซึ่งถือเป็นปัญหาที่ทำให้ผู้ใช้โทรศัพท์รู้สึกกังวลมาโดยตลอด นอกจากนี้ ความปลอดภัยของแบตเตอรี่ชนิดนี้ก็ไม่ดีเท่ากับแบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ ที่นุ่มไม่ใช่มีแค่สาวๆ เท่านั้น แบตเตอรี่ก็นุ่มได้เหมือนกัน มีรายงานก่อนหน้านี้ว่า แบตเตอรี่ชนิดนี้สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้ตามต้องการ สามารถงอหรือพันกันได้ ซึ่งจะนำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงครั้งใหม่ให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ออกไซด์ของลิเธียมและแมงกานีส (LMO) แบตเตอรี่ที่ใช้ออกไซด์ของลิเธียมและแมงกานีสนั้น มักถูกเรียกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีต หรือแบตเตอรี่ไอออนลิเธียมแมงกานีส นอกจากนี้ยังมีชื่อที่สวยงามอีกชื่อหนึ่ง นั่นก็คือ “สปิเนล” เทคโนโลยีแบตเตอรี่ประเภทนี้ถูกค้นพบเป็นครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1980 โดยมีการเผยแพร่ข้อมูลเกี่ยวกับเรื่องนี้ครั้งแรกในวารสาร “Materials Research Bulletin” ในปี 1983 ในปี ค.ศ. 1996 บริษัท Moli Energy ได้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนรุ่นแรกขึ้นมา โดยใช้สารลิเธียม-แมงกานีสออกไซด์เป็นวัสดุสำหรับขั้วลบของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ออกไซด์ลิเธียม-แมงกานีสมีชื่อเสียงในเรื่องความเสถียรทางความร้อนที่สูง และยังปลอดภัยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประเภทอื่นๆ อีกด้วย ดังนั้น แบตเตอรี่ประเภทนี้จึงมักถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงยังสามารถนำไปใช้กับเครื่องมือไฟฟ้า จักรยานไฟฟ้า และอุปกรณ์สำหรับงานอดิเรกทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ได้อีกด้วย ยังสามารถใช้แบตเตอรี่ลิเธียม-แมงกานีสออกไซด์เพื่อจ่ายพลังงานให้กับโน้ตบุ๊กและรถยนต์ไฟฟ้าได้อีกด้วย รถยนต์ที่เป็นตัวอย่างของการนำแบตเตอรี่ประเภทนี้มาใช้ในเชิงพาณิชย์ ได้แก่ นิสสัน Leaf และจีเอ็ม โวลต์ แต่ปัญหาเรื่องการทำงานในสภาพอุณหภูมิสูงและคุณสมบัติในการเก็บพลังงานที่ไม่ดี ยังคงเป็นอุปสรรคสำคัญที่ขัดขวางการนำไปใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนแบบใช้พลังงาน ออกไซด์ของลิเธียม-นิกเกิล-โคบอลต์-แมงกานีส (NMC) ถือเป็นรูปแบบที่พัฒนามาจากลิเธียมฟอสเฟต ส่วนแบตเตอรี่ลิเธียมนิกเกิล-โคบอลต์-แมงกานีสก็เรียกได้อีกอย่างว่าวัสดุสามธาตุนิกเกิล-โคบอลต์-แมงกานีส (NMC) เช่นกัน ส่วนแบตเตอรี่ออกไซด์ของลิเธียม-นิกเกิล-โคบอลต์-แมงกานีสนั้น ก็ถูกสร้างขึ้นจากวัสดุอื่นๆ ที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม-เหล็กด้วยเช่นกัน ซึ่งรวมถึงวัสดุผสมสำหรับขั้วลบที่ทำจากนิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์ด้วย แบตเตอรี่ NMC สามารถมีพลังงานต่อหน่วยมวลที่สูง หรือมีกำลังไฟฟ้าต่อหน่วยมวลที่สูงก็ได้ แต่ไม่สามารถมีคุณสมบัติทั้งสองอย่างนี้พร้อมกันได้ แบตเตอรี่ประเภทนี้พบได้บ่อยที่สุดในเครื่องมือไฟฟ้าและระบบขับเคลื่อนของยานพาหนะ อัตราส่วนของส่วนประกอบที่ใช้ทำแคโทดมักจะเป็นนิกเกิล 1 ส่วน แมงกานีส 1 ส่วน และโคบอลต์ 1 ส่วน ซึ่งหมายความว่าต้นทุนของวัตถุดิบจะต่ำกว่าตัวเลือกอื่นๆ เพราะโคบอลต์นั้นมีราคาค่อนข้างสูง ตามข้อมูลจาก Battery University แบตเตอรี่ประเภทนี้มักเป็นตัวเลือกอันดับแรกสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า เนื่องจากมีอัตราการสร้างความร้อนในตัวเองที่ต่ำ แต่เนื่องจากโคบอลต์เป็นโลหะที่หายาก ดังนั้นแหล่งสำรองส่วนใหญ่จึงอยู่ในประเทศคองโกซึ่งมีสถานการณ์ทางการเมืองที่ไม่มั่นคง ด้วยเหตุนี้ราคาของโคบอลต์ในอนาคตอาจเพิ่มสูงขึ้นได้ ในอนาคตอาจต้องเผชิญกับสถานการณ์ที่แม้จะมีฝีมือดีแต่ก็ไม่มีวัตถุดิบในการทำอาหาร ดังนั้นจึงเห็นได้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตยังคงมีข้อได้เปรียบตรงที่วัตถุดิบมีราคาถูกและหาได้ง่าย ออกไซด์ของลิเธียม นิกเกิล โคบอลต์ และอะลูมิเนียม (NCA) แบตเตอรี่ที่ใช้ออกไซด์ชนิดนี้เรียกว่าแบตเตอรี่ NCA ซึ่งมีบทบาทสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในระบบพลังงานไฟฟ้าและการจัดเก็บพลังงานในระบบสายส่งไฟฟ้า แบตเตอรี่ NCA ไม่ค่อยได้รับความนิยมในอุตสาหกรรมสินค้าอุปโภคบริโภค แต่กลับมีอนาคตที่สดใสในอุตสาหกรรมรถยนต์ แบตเตอรี่ NCA เป็นทางเลือกหนึ่งที่มีพลังงานสูงและมีอายุการใช้งานที่ดี แม้ว่ามันจะไม่ใช่แบตเตอรี่ที่ปลอดภัยนัก และอาจมีราคาแพงมากก็ตาม บริษัท Boston Consulting Group ระบุว่า จำเป็นต้องมีมาตรการรักษาความปลอดภัยควบคู่ไปกับการติดตั้งแบตเตอรี่ NCA ในรถยนต์ เพื่อตรวจสอบสมรรถนะและพฤติกรรมของแบตเตอรี่เหล่านี้ ซึ่งจะช่วยให้ผู้ขับขี่มีความปลอดภัยมากขึ้น ห้องปฏิบัติการอาร์กอนได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับศักยภาพของแบตเตอรี่ NCA รวมถึงปัญหาด้านวัสดุที่อาจเกี่ยวข้องด้วย หากส่วนแบ่งตลาดของรถยนต์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น โดยคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่ารถยนต์เหล่านี้มักใช้แบตเตอรี่ประเภท NCA ความต้องการลิเธียมในสหรัฐอเมริกาก็จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แน่นอนว่า แบตเตอรี่ประเภทนี้ก็ต้องเผชิญกับปัญหาเรื่องความหายากของโลหะในกลุ่มโลหะผสมเช่นกัน ลิเธียมไทเตต (LTO) หรือที่เรียกอีกอย่างว่าลิเธียมไทเตตเช่นกัน เป็นแบตเตอรี่ที่มีขอบเขตการใช้งานที่กว้างกว่า เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไทเทเนตใช้เทคโนโลยีนาโนขั้นสูงในการออกแบบโครงสร้างของแบตเตอรี่ จุดเด่นหลักของมันคือสามารถชาร์จพลังงานได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นของแบตเตอรี่ลิเธียมไทเทเนตยังคงสูงกว่าแบตเตอรี่ประเภทอื่นที่ไม่ใช่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งถือเป็นข้อดีอย่างหนึ่ง แบตเตอรี่เหล่านี้สามารถนำไปใช้ได้ในด้านต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ รวมถึงสามารถใช้ในการเก็บพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อสร้างเครือข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะได้อีกด้วย นอกจากนี้ พื้นที่สำหรับถ่านไฟฟ้ายังบ่งชี้ว่า ถ่านไฟฟ้าเหล่านี้สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรองที่สำคัญสำหรับระบบไฟฟ้าได้อีกด้วย ในปัจจุบัน ผู้ผลิตใช้แบตเตอรี่ชนิดลิเธียมไทเทเนตในรถยนต์ไฟฟ้าและจักรยานไฟฟ้า และแบตเตอรี่ประเภทนี้อาจถูกนำมาใช้ในรถบัสไฟฟ้าสำหรับการขนส่งสาธารณะด้วยเช่นกัน อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่เหล่านี้มีแรงดันไฟฟ้าโดยธรรมชาติที่ต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมชนิดอื่นๆ หรือมีความหนาแน่นของพลังงานที่ต่ำกว่า ปัญหาในตอนนี้คือจะขับเคลื่อนยานพาหนะได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างไร