เทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่ก้าวหน้าของ MIT เปิดเผยว่า: การลดลงของการใช้งานของหายากในโลกนี้จะเปลี่ยนรูปแบบของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ได้อย่างไร

[7 มีนาคม 2568 บอสตัน] อุตสาหกรรมพลังงานใหม่ทั่วโลกกำลังอยู่ระหว่างการก้าวกระโดดทางเทคโนโลยีในประวัติศาสตร์ เทคโนโลยีการพัฒนาแบตเตอรี่ที่เปิดตัวในวันนี้โดยห้องปฏิบัติการวัสดุ (MIT) Massachusetts Institute (MIT) ผ่านการแก้ปัญหาอิเล็กโทรไลต์คู่ไอออนที่เป็นนวัตกรรมช่วยลดการใช้องค์ประกอบของโลกหายากในขณะที่ประสบความสำเร็จในการกระโดด ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนี้ไม่เพียง แต่สัมผัสกับจุดปวดของการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายใต้เป้าหมาย "คาร์บอนคู่" แต่ยังมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อห่วงโซ่อุปทานของส่วนประกอบสำคัญเช่นบัสบาร์ทองแดง

 

 

 

อุตสาหกรรมยานพาหนะพลังงานใหม่ทั่วโลกกำลังเผชิญกับความเสี่ยงจากห่วงโซ่อุปทานของโลกหายาก จากข้อมูลล่าสุดจาก International Energy Agency (IEA) มอเตอร์ไดรฟ์รถยนต์ไฟฟ้าแต่ละคันใช้ 2. 8-3. 5kg ขององค์ประกอบของโลกหายากซึ่งเป็นวัสดุแม่เหล็กถาวรของ Neodymium Iron Boron อย่างไรก็ตาม 70% ของความสามารถในการแปรรูปโลกที่หายากของโลกมีความเข้มข้นในประเทศจีนและความไม่แน่นอนของอุปทานที่เกิดจากความผันผวนทางการเมืองได้บังคับให้ผู้ผลิตรถยนต์ต้องเร่งความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี

 

ดร. Elena Rodriguez หัวหน้าห้องปฏิบัติการวัสดุ MIT ชี้ให้เห็นว่า: "เทคโนโลยีมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่มีอยู่ได้มาถึงเพดานของการพึ่งพาโลกหายาก" ในแบตเตอรี่ลิเธียมเทอร์รีดั้งเดิมองค์ประกอบของหายากของโลกคิดเป็นมากถึง 12.3% และเทสลาและ บริษัท รถยนต์อื่น ๆ ได้คำนวณว่าการลดลงของการใช้งานของโลกหายากทุกครั้งจะลดค่าใช้จ่ายของยานพาหนะคันเดียวลดลง $ 120 เบื้องหลังข้อมูลนี้คือความต้องการนวัตกรรมในระบบวัสดุของส่วนประกอบที่เป็นตัวนำที่สำคัญเช่นบาร์บัสชุบนิกเกิล

 

การวิจัยล่าสุดที่ตีพิมพ์โดยทีม MIT ในวารสาร Nature Energy แสดงให้เห็นว่าอิเล็กโทรไลต์ที่มีแลนทาไดด์เจือใหม่ที่พัฒนาขึ้นโดยมันได้ลดสัดส่วนของโลกหายากให้ประสบความสำเร็จเป็น 4.7% ความก้าวหน้านี้ประสบความสำเร็จผ่านสามนวัตกรรม:

 

1. นวัตกรรมโครงสร้างนาโน:การออกแบบอิเล็กโทรดที่มีรูพรุนสามมิติเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานเป็น 320Wh/kg ซึ่งสูงกว่าแบตเตอรี่แบบดั้งเดิม 18% ในขณะที่ลดความต้านทานต่อการสัมผัสระหว่างบัสบาร์ดินทองแดงและอิเล็กโทรด

2. การปฏิวัติอิเล็กโทรไลต์:ระบบ Dual-ion ใหม่ยังคงรักษาความจุ 91% ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงขององศา -30 การแก้ปัญหาข้อบกพร่องด้านประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่โซลิดสเตต

3. การควบคุมต้นทุน:ต้นทุนการผลิตจำนวนมากโดยประมาณคือ $ 98/kWh ซึ่งต่ำกว่า 4680 แบตเตอรี่ 12.5% ​​เนื่องจากการลดลงของการใช้งานของหายากและการทำให้เข้าใจง่ายของกระบวนการผลิตบัสบาร์

 

 

ด้วยการเพิ่มขึ้นของความต้องการของอุตสาหกรรมสำหรับ "การกำจัดดินหายาก" การแข่งขันเส้นทางเทคโนโลยีได้กลายเป็นเรื่องดุเดือดในปี 2024 (แหล่งข้อมูล: รายงาน BNEF 2024Q1):

 

ตัวชี้วัดทางเทคนิค	MIT ใหม่แบตเตอรี่	แบตเตอรี่ลิเธียมประกอบแบบดั้งเดิม	แบตเตอรี่โซลิดสเตต	แบตเตอรี่โซเดียมไอออน
การพึ่งพาโลกหายาก	4.7%	12.3%	0%	0%
ความหนาแน่นพลังงาน (WH/KG)	320	270	400 (ห้องปฏิบัติการ)	160
ต้นทุนการผลิตจำนวนมาก ($/kWh)	98 (โดยประมาณ)	112	280+	77
ความคืบหน้าการผลิตจำนวนมาก	2026 การผลิตทดลองใช้	วุฒิภาวะ	2028 การวางแผน	การใช้งานเชิงพาณิชย์ในปี 2567
ความยากลำบากในการปรับตัว	ต่ำ	ปานกลาง	สูง	ต่ำ

 

 

1. การสับเปลี่ยนห่วงโซ่อุปทานโลกหายาก
หากมีการใช้เทคโนโลยี MIT อย่างเต็มที่คาดว่าความต้องการรายปีทั่วโลกสำหรับ dysprosium และ terbium จะลดลง 12, 000 ตัน (เทียบเท่ากับ 37% ของผลผลิตในปี 2023) ได้รับผลกระทบจากสิ่งนี้ราคาหุ้นของยักษ์ใหญ่โลกหายากเช่น Luoyang Molybdenum และ Lynas ผันผวนมากกว่า 5% ในวันเดียวกันPVC จุ่มบัสบาร์หุ้มฉนวนเทคโนโลยีนำไปสู่โอกาสใหม่ ๆ

 

2. การปรับสมดุลค่าใช้จ่ายและประสิทธิภาพ
ผู้อำนวยการซัพพลายเชนของเทสลาเปิดเผยว่าโซลูชัน MIT ช่วยลดต้นทุนระบบได้ 12.5% ​​ในขณะที่ยังคงความหนาแน่นของพลังงานสูงโดยเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบบูรณาการของบิวบาร์และอิเล็กโทรดฉนวนกันความร้อน ข้อได้เปรียบนี้ทำให้สามารถแข่งขันได้มากขึ้นในตลาดยานพาหนะกลางถึงปลาย

 

3. การปกป้องสิ่งแวดล้อมและความท้าทายในการรีไซเคิล
สภาระหว่างประเทศเกี่ยวกับการขนส่งที่สะอาดเตือนว่าการเพิ่มขึ้นของปริมาณฟลูออรีนในอิเล็กโทรไลต์ใหม่อาจนำปัญหาการรีไซเคิลมาสู่ส่วนประกอบต่างๆเช่นPE Heat Shrink Busbars หุ้มฉนวน- ทีม MIT ได้เริ่มต้นการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการรีไซเคิลแบบวงปิดโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มอัตราการกู้คืนอิเล็กโทรไลต์เป็นมากกว่า 95%

 

5. New Battlefield of Busbar Technology
ด้วยการทำซ้ำของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ Busbar ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญที่เชื่อมต่อแบตเตอรี่และมอเตอร์กำลังเปลี่ยนระบบวัสดุ เนื่องจากข้อ จำกัด ของการนำไฟฟ้าบัสบาร์ทองแดงแบบดั้งเดิมจะค่อยๆถูกแทนที่ด้วยโซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมเช่นบัสบาร์กราฟีนคอมโพสิตและบัสบาร์อัลลอยด์ที่ปราศจากโลกหายาก ความก้าวหน้าของเทคโนโลยี MIT ได้เร่งการลงทุนของอุตสาหกรรมในการวิจัยและพัฒนาบัสบาร์ที่ไม่มีดินหายากและคาดว่าการใช้สิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องจะเพิ่มขึ้น 300% ในปี 2569

 

เทคโนโลยีการพัฒนาของ MIT ไม่เพียง แต่เป็นเหตุการณ์สำคัญในสนามแบตเตอรี่เท่านั้น ด้วยการพัฒนาแบบขนานของเทคโนโลยีเช่นแบตเตอรี่โซลิดสเตตและแบตเตอรี่โซเดียมไอออนนวัตกรรมทางเทคโนโลยีของส่วนประกอบต่าง ๆ เช่นตัวเชื่อมต่อที่มีความยืดหยุ่นถักทองแดงจะกลายเป็นจุดสนใจใหม่ของการแข่งขันในอุตสาหกรรม การปฏิวัติทางเทคโนโลยีนี้เป็นการนิยามใหม่ของภูมิทัศน์ของเศรษฐกิจพลังงานในศตวรรษที่ 21