Sodium-Ion คือชื่อของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่พูดกันมาหลายปี แม้กระทั่งยักษ์ใหญ่อย่าง CATL ก็เคยออกตัวว่านี่คืออนาคตของโลกแบตเตอรี่สำหรับรถไฟฟ้า แต่คำถามคือ วันนี้เทคโนโลยีที่ว่า นิ่งพอที่จะนำมาผลิตและใช้ในเชิงพาณิชย์แล้วหรือยัง
หลังจากที่โลกอุตสาหกรรมสามารถหาโซลูชันที่ลดขนาดวงจรไฟฟ้าในอุปกรณ์ต่างๆ มาอยู่ใน ชิป ตัวเล็กๆ ที่เรียกกันว่า IC หรือ Integrated Circuit ได้ สิ่งที่ถูกพัฒนาตามมาก็คือ แหล่งพลังงาน ที่เรียกว่า แบตเตอรี่
โดยเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่ว่า ก็ลดขนาดตัวเองลงอย่างรวดเร็วเหมือนกัน จากที่คุ้นเคยที่สุดคือ ตะกั่วกรด หรือ Lead Acid จนมาถึงยุคที่เรารู้จักโทรศัพท์มือถือ ทำให้คนส่วนใหญ่เริ่มรู้จัก ธาตุ ตัวหนึ่งที่มาแรงแซงโค้งกันทีเดียว
รู้จักกับ Sodium (Na) ธาตุหมู่ 1
จริงๆ แล้ว Sodium เป็นธาตุที่จัดอยู่ในกลุ่มของโลหะอัลคาไลหมู่ 1 ในตารางธาตุเช่นเดียวกับ Lithium คุณสมบัติทั่วไปคือสามารถหาได้ทั่วไปบนพื้นโลก นับเป็นหนึ่งในหกของธาตุที่หาเจอบนพื้นโลกได้ โดยไม่ต้องไปหาที่ไหนไกล นั่นก็คือ เกลือแกง (NaCl) สารให้ความเค็มที่เรารู้จักกันดีนั่นเอง ซึ่งเป็นแร่ธาตุหลักที่อยู่ในน้ำทะเลถึง 80%
จากข้อมูลทั่วไปจะเห็นว่า Sodium นั้นเป็นธาตุธรรมชาติที่หาได้ทั่วไป มีอยู่มากมายในทุกมุมโลก แต่ทำไมเราจึงต้องขุดเอาแร่อย่าง Lithium ที่มีปริมาณจำกัดแถมมีกระบวนการที่ซับซ้อนกว่าจะได้มา อีกทั้งมีขั้นตอนในการจัดเก็บทำลาย เรียกว่ามีค่าใช้จ่ายที่ “แพง” เกือบทุกขั้นตอนของการนำมาใช้ ซึ่งในแง่วิศวกรรมและการผลิตก็น่าจะมีเหตุผลที่ดีอยู่หลายประการ ที่ทำให้ทั่วโลกตัดสินใจเลือกใช้กันมานาน
Lithium เหมาะที่สุดสำหรับแบตเตอรี่แล้วหรือยัง?
หากถามว่า ทำไมโลกอุตสาหกรรมจึงเลือก Lithium เป็นหลักในการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่นานนับสิบๆ ปี แสดงว่ามันต้องมีข้อดีอยู่หลายประการล่ะ
อันดับแรก Lithium คือธาตุที่มีน้ำหนักของอะตอมที่เบาที่สุดที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าในปริมาณที่มากที่สุด แต่ด้วยสภาพ เมื่ออยู่โดดๆ Lithium นับเป็นธาตุที่อ่อนไหวต่อออกซิเจน ทำให้เมื่อเอามาตั้งอยู่ในสภาพอากาศปกติ ก็อาจจะพบการลุกไหม้ของก้อน Lithium ซึ่งโดยปกติในการเก็บรักษาจะต้องแช่อยู่ในน้ำมัน แต่เมื่อเปลี่ยนมาดึงแค่ไอออนมาใช้ก็ช่วยลดความยุ่งยากไปได้มาก โดยเฉพาะเรื่องของการลุกไหม้ (แต่เมื่อเกิดการฉีกขาดของแพคเกจของแบตเตอรี่ ก็จะทำให้เกิดการลุกไหม้ดังที่เห็นตกเป็นข่าวกันอยู่บ่อยครั้ง)
แบตเตอรี่ที่ใช้เทคโนโลยีของ Lithium-Ion นั้น เรียกว่าให้พลังดีในระดับที่น่าพอใจ เพราะเมื่อเทียบต่อน้ำหนัก 1 กิโลกรัมแล้วสามารถ Discharge ได้ถึง 100-265 Wh./Kg. เลยทีเดียว (นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมรถยนต์ไฟฟ้าขนาดกลางหนึ่งคัน จึงมีน้ำหนักเทียบเท่าหรือเกินกว่ารถยนต์นั่งขนาดใหญ่กันเลยทีเดียว)
ได้เวลาเปลี่ยนเทคโนโลยีหรือยัง
หากถามว่า ตอนนี้ถึงเวลาที่ต้องเปลี่ยนเทคโนโลยีแบตเตอรี่แล้วหรือยัง คำตอบก็คือถ้าไม่ได้มีสถานการณ์เรื่องการขาดแคลนแร่ธาตุต่างๆ ในอุตสาหกรรมการผลิต ไม่ว่าจะเป็น Rare Erath, Silicon และ Lithium เราก็จะยังคงเห็นแบตเตอรี่แบบ Lithium-Ion หรือใดๆ ก็ตามที่มีพื้นฐานจากธาตุตัวนี้กันอยู่เรื่อยๆ
แต่ด้วยกรณีพิพาทระหว่างสองยักษ์มหาอำนาจ ลามไปถึงประเด็นกีดกันทางการค้าที่อาจทำให้ยักษ์ใหญ่ด้านการผลิตอย่างจีนอาจตกอยู่ในที่นั่งลำบากในการเข้าถึงแหล่งแร่สำคัญดังกล่าว ดังนั้น บริษัทผู้ผลิตจีนจึงต้องพยายามหาโซลูชันหรือทางออกใหม่ๆ เพื่อให้อยู่รอดได้ต่อไปได้ในอุตสาหกรรม
ทางรอดที่ดูจะเป็นตัวเลือกที่ดีก็คือ การมุ่งไปที่เทคโนโลยีใหม่หรือทรัพยากรที่หาได้ง่ายกว่า และดูเหมือนว่าวิธีการแก้ปัญหานี้น่าจะผ่านกระบวนการคิดมานานแล้วเช่นกัน แต่ในอดีต ข้อจำกัดขององค์ความรู้ต่างๆ ยังติดอยู่ด้วยเรื่องที่ไม่สามารถต่อยอดประสิทธิภาพให้บรรลุขั้นสุดได้ ทำให้เทคโนโลยีอย่าง Lithium Based ถูกเลือกมาใช้งานก่อน
Sodium Ion Based วันนี้พร้อมหรือยัง
ในการค้นคว้าของ Energy Materials Group ใน University of Birmingham ที่ได้ทำการศึกษาธาตุชนิดต่างๆ ที่จะสามารถนำมาทดแทนลิเธียมในการผลิตแบตเตอรี่นั้น ได้มีการประกาศความสำเร็จ โดยยืนยันว่า Sodium มีคุณสมบัติที่สามารถนำมาทำเป็นแบตเตอรี่ได้
แต่ไม่สามารถนำไอออนของโซเดียมมาแทนที่ไอออนของ Lithium ได้โดยตรง เนื่องจากขนาดไอออนของ Sodium ใหญ่กว่า ทำให้ไม่สามารถใช้คาร์บอนเป็นขั้วไฟฟ้าแบบเดิมได้ ทำให้การศึกษาผ่านแบบจำลองด้วยโมเดลทางควอนตัมพบว่าหากเปลี่ยนมาใช้ฟอสฟอรัสเป็นขั้วไฟฟ้าแทน จะทำให้แบตเตอรี่แบบ Sodium-Ion แสดงคุณสมบัติในการชาร์จประจุซ้ำได้เหมือนกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และมีราคาในกระบวนการผลิตต่ำกว่า ที่สำคัญก็คือ การใช้ฟอสฟอรัสจะช่วยให้แบตเตอรี่มีความจุมากกว่าเดิมถึง 7 เท่า ซึ่งนับเป็นสัญญาณที่ดีสำหรับการพัฒนาแบตเตอรี่ความจุสูงแบบโซเดียม-ไอออน ในอนาคต
ล่าสุด CATL หนึ่งในผู้ผลิตแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้ารายใหญ่ที่สุดในโลกจากมณฑลฟูเจี้ยน ได้ประกาศแผนการผลิตแบตเตอรรี่ Na-ion ในเชิงพาณิชย์โดยเร็วที่สุด โดย CEO ของ CATL ประกาศชัดเจนว่าจะทำการผลิตแบตเตอรี่ Na-ion เชิงพาณิชย์ให้ได้ในเร็วๆ นี้
สิ่งสำคัญสำหรับตอนนี้ ก็คือการทำให้เทคโนโลยีใหม่อย่าง Sodium-Ion มีความเสถียรและนิ่งมากพอสำหรับการนำไปผลิตในเชิงพาณิชย์ และเมื่อถึงวันนั้น โลกใบนี้จะไม่ต้องกังวลเรื่องการหาทรัพยากรอีกต่อไป ไม่ต้องเจาะระเบิดภูเขาเพิ่ม แต่อาจจะทำให้ เกลือ ที่วางขายตามซุปเปอร์ฯ นั้นราคาแพงขึ้นก็เป็นได้
หากคุณสนใจข่าวสารและบทความที่เกี่ยวข้องด้าน ยานยนต์ไฟฟ้าและเทคโนโลยีแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า สามารถติดตามเพิ่มเติม ได้ ที่นี่
