จีนสามารถครอบครองแบตเตอรี่โซเดียม ซึ่งเป็นความก้าวหน้าครั้งยิ่งใหญ่ในด้านพลังงาน

ในเมืองฉางซา ซึ่งอยู่ลึกเข้าไปภายในประเทศจีน นักเคมี วิศวกร และพนักงานฝ่ายผลิตหลายพันคนกำลังกำหนดอนาคตของแบตเตอรี่

มหาวิทยาลัย Central South ของเมืองนี้เลิกจ้างบัณฑิตที่มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี เช่นเดียวกับที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดหล่อหลอมอาชีพของผู้ประกอบการใน Silicon Valley ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกไมโครชิป ข้ามแม่น้ำ Xiang โรงงานขนาดใหญ่ผสมแร่ธาตุเข้ากับสารประกอบที่ผ่านกระบวนการสูงซึ่งทำให้สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้

แบตเตอรี่เหล่านี้ซึ่งส่วนใหญ่ทำจากลิเธียม ได้ให้พลังงานแก่โทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคอื่นๆ พวกเขากำลังเปลี่ยนโฉมอุตสาหกรรมยานยนต์ และในไม่ช้าอาจเริ่มทำแบบเดียวกันสำหรับแผงโซลาร์เซลล์และกังหันลมที่มีส่วนสำคัญในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ จีนครองการกลั่นและการผลิตสารเคมี

ตอนนี้จีนกำลังวางตำแหน่งตัวเองเพื่อสั่งการนวัตกรรมใหม่ครั้งใหญ่ในแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้: แทนที่ลิเธียมด้วยโซเดียม ซึ่งเป็นวัสดุที่ถูกกว่าและมีมากมายกว่ามาก

โซเดียม ซึ่งพบได้ทั่วโลกโดยเป็นส่วนหนึ่งของเกลือ ขายในราคา 1 ถึง 3 เปอร์เซ็นต์ของราคาลิเธียม และมีความคล้ายคลึงกันทางเคมีมาก ความก้าวหน้าล่าสุดหมายความว่าปัจจุบันแบตเตอรี่โซเดียมสามารถชาร์จใหม่ได้ทุกวันเป็นเวลาหลายปี ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญของแบตเตอรี่ลิเธียม ความจุพลังงานของแบตเตอรี่โซเดียมก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

และแบตเตอรี่โซเดียมมีข้อได้เปรียบอย่างมาก: แบตเตอรี่สามารถเก็บประจุได้เกือบทั้งหมดเมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ซึ่งแบตเตอรี่ลิเธียมมักไม่ทำ

ในเมืองฉางซา ผู้สำเร็จการศึกษาจากวิทยาเขตอันร่มรื่นของมหาวิทยาลัย Central South กำลังทำงานเกี่ยวกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซเดียมที่ห้องปฏิบัติการวิจัยในบริเวณใกล้เคียงที่ดำเนินการโดยบริษัทต่างๆ รวมถึง BASF ของเยอรมนี ผู้ผลิตสารเคมีรายใหญ่ที่สุดของโลก หนึ่งในโรงงานขนาดใหญ่แห่งแรกสำหรับเคมีภัณฑ์โซเดียมแบตเตอรีกำลังอยู่ในระหว่างการก่อสร้างห่างจากห้องทดลองไม่กี่ช่วงตึก

ผู้บริหารแบตเตอรี่ของจีนให้สัมภาษณ์ว่าในปีที่ผ่านมาพวกเขาได้ค้นพบวิธีสร้างเซลล์แบตเตอรี่โซเดียมให้คล้ายกับลิเธียมที่สามารถผลิตได้ด้วยอุปกรณ์เดียวกัน CATL ยักษ์ใหญ่ของจีน ผู้ผลิตแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้ารายใหญ่ที่สุดของโลก กล่าวว่าได้ค้นพบวิธีการใช้เซลล์โซเดียมและเซลล์ลิเธียมในแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าชุดเดียว โดยผสมผสานเซลล์โซเดียมที่มีต้นทุนต่ำและทนทานต่อสภาพอากาศเข้ากับช่วงขยายของลิเธียม เซลล์. บริษัทกล่าวว่าขณะนี้ได้เตรียมที่จะผลิตชุดแบตเตอรี่แบบผสมจำนวนมากแล้ว

“เราพร้อมที่จะทำให้มันเป็นอุตสาหกรรม” Huang Qisen รองคณบดีสถาบันวิจัยของ CATL กล่าวในการให้สัมภาษณ์ที่สำนักงานใหญ่ของบริษัทในเมือง Ningde ประเทศจีน CATL ซึ่งย่อมาจาก Contemporary Amperex Technology Ltd. พึ่งพาสารเคมีบางส่วนจากเมืองฉางซา และเพิ่งสร้างสายการประกอบแบตเตอรี่โซเดียมขนาดใหญ่แห่งแรกในหนิงเต๋อ

บริษัทข้ามชาติกำลังให้ความสนใจกับโซเดียม

“มันจะช่วยลดความต้องการสูงสุดของลิเธียม” ไมค์ เฮนรี่ ประธานเจ้าหน้าที่บริหารของ BHP บริษัทเหมืองแร่ที่ใหญ่ที่สุดในโลกกล่าว “ผมมั่นใจว่าเราจะเริ่มเห็นโซเดียมมาแทนที่ลิเธียมสำหรับการใช้งานบางประเภท”

การวิจัยเกี่ยวกับการใช้โซเดียมสำหรับแบตเตอรี่เริ่มขึ้นอย่างจริงจังในทศวรรษที่ 1970 นำโดยสหรัฐอเมริกา นักวิจัยชาวญี่ปุ่นสร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญเมื่อหลายสิบปีที่แล้ว บริษัทจีนเป็นผู้นำในการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในเชิงพาณิชย์

จากโรงงานโซเดียมแบตเตอรี 20 แห่งที่วางแผนไว้หรืออยู่ระหว่างการก่อสร้างทั่วโลก มี 16 แห่งอยู่ในจีน ตามรายงานของ Benchmark Minerals ซึ่งเป็นบริษัทที่ปรึกษา ในอีกสองปี จีนจะมีกำลังการผลิตแบตเตอรี่โซเดียมเกือบร้อยละ 95 ของโลก การผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมจะยังคงผลิตแบตเตอรี่โซเดียมแคระ ณ จุดนั้น Benchmark คาดการณ์ แต่ความก้าวหน้าของโซเดียมกำลังเร่งตัวขึ้น

ที่งานแสดงรถยนต์เซี่ยงไฮ้ในสัปดาห์หน้า คาดว่าผู้ผลิตรถยนต์และผู้ผลิตแบตเตอรี่จะประกาศแผนสำหรับแบตเตอรี่โซเดียมในรถยนต์ซับคอมแพครุ่นจำกัดบางรุ่นเป็นอย่างน้อยสำหรับตลาดจีน

การใช้งานแบตเตอรี่โซเดียมที่มีแนวโน้มในทันทีที่สุดคือสำหรับกริดไฟฟ้า เครือข่ายสายไฟและเสาที่ส่งไฟฟ้า แบตเตอรี่สำหรับกริดเป็นตลาดที่เติบโตอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในประเทศจีน เทสลากล่าวในสัปดาห์นี้ว่าจะสร้างโรงงานในเซี่ยงไฮ้เพื่อผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับผู้ให้บริการพลังงาน

แบตเตอรี่โซเดียมต้องมีขนาดใหญ่กว่าแบตเตอรี่ลิเธียมเพื่อให้มีประจุไฟฟ้าเท่ากัน นั่นเป็นปัญหาสำหรับรถยนต์ที่มีพื้นที่จำกัด แต่ไม่ใช่สำหรับที่เก็บกริดไฟฟ้า ยูทิลิตี้ที่เปลี่ยนจากลิเธียมเป็นโซเดียมสามารถใส่แบตเตอรี่ขนาดใหญ่สองเท่าในพื้นที่ว่างเปล่าใกล้กับแผงโซลาร์เซลล์หรือกังหันลม

สาธารณูปโภคทั่วโลกต้องการพื้นที่จัดเก็บแบตเตอรี่จำนวนมากมากขึ้น เนื่องจากพวกเขาเปลี่ยนไปใช้แหล่งที่เป็นมิตรกับสภาพอากาศ เช่น แสงอาทิตย์และลม พวกเขาต้องสามารถเก็บพลังงานในขณะที่มีแสงแดดส่องถึงและลมพัด แล้วใช้แทนพลังงานไฟฟ้าจากถ่านหินหรือก๊าซในภายหลัง

ไฟฟ้าในมณฑลใหญ่แห่งหนึ่งของจีน มณฑลซานตง ขายได้มากขึ้นถึง 20 เท่าในช่วงเย็น ซึ่งเป็นช่วงที่มีความต้องการสูง มากกว่าช่วงกลางวัน เมื่อโครงข่ายถูกน้ำท่วมด้วยพลังงานแสงอาทิตย์มากกว่าที่โรงงานและบ้านเรือนต้องการ บริษัทผลิตไฟฟ้าใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเพื่อจำหน่ายไฟฟ้าหมุนเวียนในชั่วโมงที่มากขึ้น

แต่บริษัทสาธารณูปโภคบางแห่ง เช่น Three Gorges Corporation ทางตะวันตก-กลางของจีน กำลังเริ่มทดลองใช้แบตเตอรี่โซเดียม หลายจังหวัดเริ่มกำหนดให้ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลมที่สร้างขึ้นใหม่ต้องติดตั้งแบตเตอรี่ให้เพียงพอเพื่อเก็บไฟฟ้าที่ผลิตได้ 10 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ แฟรงก์ เฮาวิตซ์ ที่ปรึกษาที่เชี่ยวชาญด้านอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ของจีนกล่าว

CATL ได้ติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมขนาดเท่ารถมินิแวนที่สถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าในเมืองต่างๆ เช่น ฝูโจว แบตเตอรี่จะชาร์จโดยอัตโนมัติเมื่อค่าไฟฟ้ามีราคาถูก เช่น ในชั่วข้ามคืนหรือเมื่อแสงอาทิตย์ส่องแสงบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์บนชั้นดาดฟ้าของสถานีชาร์จ และพร้อมใช้ทุกครั้งที่ผู้ขับขี่รถยนต์ขึ้นไปชาร์จ CATL กำลังศึกษาว่าสามารถใช้โซเดียมในสถานที่ดังกล่าวได้หรือไม่

ซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่ลิเธียม แบตเตอรี่โซเดียมรุ่นล่าสุดไม่ต้องการวัสดุที่หายาก เช่น โคบอลต์ ซึ่งเป็นแร่ธาตุที่ขุดได้ในแอฟริกาเป็นส่วนใหญ่ภายใต้เงื่อนไขที่สร้างความตื่นตระหนกให้กับกลุ่มสิทธิมนุษยชน แบตเตอรี่โซเดียมรุ่นใหม่ล่าสุดไม่ต้องใช้นิกเกิล ซึ่งส่วนใหญ่มาจากเหมืองในอินโดนีเซีย รัสเซีย และฟิลิปปินส์

ในขณะที่จีนแข่งขันกันเพื่อเป็นผู้นำด้านโซเดียม ก็ยังเผชิญกับความท้าทาย สำหรับผู้เริ่มต้น มีที่ที่จะได้รับโซเดียม

แม้ว่าเกลือจะอุดมสมบูรณ์ แต่สหรัฐอเมริกามีสัดส่วนมากกว่าร้อยละ 90 ของปริมาณสำรองที่ขุดได้ทั่วโลกสำหรับโซดาแอช ซึ่งเป็นแหล่งโซเดียมหลักในอุตสาหกรรม ลึกลงไปใต้ทะเลทรายทางตะวันตกเฉียงใต้ของรัฐไวโอมิง เป็นแหล่งสะสมของโซดาแอชจำนวนมหาศาล ซึ่งก่อตัวขึ้นเมื่อ 50 ล้านปีก่อน มีการสกัดโซดาแอชสำหรับอุตสาหกรรมการผลิตแก้วของอเมริกามานานแล้ว

ด้วยปริมาณสำรองโซดาแอชตามธรรมชาติที่น้อยที่สุดและความไม่เต็มใจที่จะพึ่งพาการนำเข้าจากสหรัฐอเมริกา จีนจึงผลิตโซดาแอชสังเคราะห์ที่โรงงานเคมีซึ่งใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงแทน

อุตสาหกรรมโซดาแอชสังเคราะห์ของจีนมีประวัติมลพิษทางน้ำที่เป็นอันตราย ซึ่งรวมถึงการพังทลายของกองตะกรันอัลคาไลในภาคตะวันออกและภาคกลางของจีนในปี 2559 ซึ่งพัดพารถยนต์และแม่น้ำสายหลักเปรอะเปื้อน หน่วยงานด้านสิ่งแวดล้อมของประเทศกำลังดำเนินการเพื่อทำความสะอาดอุตสาหกรรม

อีกคำถามหนึ่งที่อยู่เหนือโซเดียมก็คือลิเธียมจะยังคงมีราคาแพงอยู่หรือไม่ ราคาลิเธียมเพิ่มขึ้นสี่เท่าจากปี 2560 ถึงเดือนพฤศจิกายนปีที่แล้ว แต่หลังจากนั้นก็ลดลงสองในสาม

นอกจากนี้ยังมีข้อสงสัยเกี่ยวกับความทนทานของแบตเตอรี่โซเดียม David Fishman ที่ปรึกษาภาคพลังงานของ Lantau Group ซึ่งเป็นบริษัทที่ปรึกษากล่าวว่า บริษัทด้านพลังงานต้องการดูว่าแบตเตอรี่โซเดียมทำงานอย่างไรเป็นเวลาหลายปีนอกอาคาร ไม่ใช่แค่ในห้องทดลองเท่านั้น

แต่คุณฟิชแมนและคนอื่นๆ กำลังเฝ้าดูการพัฒนาแบตเตอรี่โซเดียมอย่างใกล้ชิด ความต้องการแบตเตอรี่เติบโตอย่างรวดเร็ว และลิเธียมไม่น่าจะยังคงเป็นวัสดุหลักตลอดไป

“ใช่ โซเดียมมีบทบาท” นายเฮนรี่แห่ง BHP กล่าว “จีนอยู่ในระดับแนวหน้าในการผลักดันการวิจัยในเรื่องนี้”

ลี่ คุณ การวิจัยที่สนับสนุน