IDTechEx พบว่าคาร์บอนขั้นสูงกำลังเขย่าตลาดสารเติมแต่งแบตเตอรี่

สารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าคืออะไร?

สารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญในอิเล็กโทรดลิเธียมไอออน ช่วยให้บรรลุประสิทธิภาพของเซลล์ตามที่ต้องการโดยการสร้างเส้นทางนำไฟฟ้าในอิเล็กโทรดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการนำไฟฟ้าที่เหมาะสมตลอดกระบวนการ

บทบาทของสารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามักดำเนินการโดยอนุภาคที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก โดยที่คาร์บอนแบล็คเป็นสารเติมแต่งที่นิยมกันในอดีต อย่างไรก็ตาม IDTechEx “สารเติมแต่งแบตเตอรี่ที่ปราศจาก Li-ion และ PFAS ปี 2026-2036: เทคโนโลยี ผู้เล่น การคาดการณ์” รายงานดังกล่าวเน้นย้ำว่าคาร์บอนขั้นสูง รวมถึงท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีน เข้ามาแทนที่คาร์บอนแบล็คได้อย่างไร

เหตุใดความต้องการสารเติมแต่งคาร์บอนขั้นสูงจึงเพิ่มขึ้น

สารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบที่ไม่ใช้งานโดยธรรมชาติของเซลล์ลิเธียมไอออน ซึ่งหมายความว่าแม้ว่าการเติมสารดังกล่าวจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์และปรับปรุงประสิทธิภาพ แต่ก็ไม่ได้มีส่วนร่วมในกลไกการทำงานพื้นฐานของเซลล์ อย่างไรก็ตาม พวกมันยังคงเพิ่มน้ำหนักและปริมาตรของเซลล์ ซึ่งสามารถลดความหนาแน่นของพลังงานได้

ในการแสวงหาประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น ผู้ผลิตจึงมองข้ามคาร์บอนแบล็คและมุ่งเน้นไปที่คาร์บอนรูปแบบอื่นๆ ที่สามารถนำไปใช้ในอิเล็กโทรดในปริมาณที่น้อยกว่า สารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีมวลต่ำจะส่งผลให้เซลล์มีน้ำหนักเบาและประหยัดพลังงานมากขึ้น แม้ว่าสารเติมแต่งจะยังคงมีค่าการนำไฟฟ้าและประสิทธิภาพเท่ากับคาร์บอนแบล็คก็ตาม

สารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าในอุดมคติจึงต้องมีค่าการนำไฟฟ้าสูงเพื่อใช้ที่โหลดต่ำกว่าและมีพื้นผิวสัมผัสขนาดใหญ่กับวัสดุแอคทีฟของอิเล็กโทรด ตามหลักการแล้ว วัสดุควรมีน้ำหนักเบา ราคาค่อนข้างถูก ผลิตในปริมาณมาก และเข้ากันได้กับวิธีการผลิตอิเล็กโทรดในปัจจุบัน

เป็นที่เข้าใจได้ว่ามีวัสดุเพียงไม่กี่ชนิดที่ตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้อย่างสมบูรณ์ แต่การแบ่งส่วนคาร์บอน เช่น กราไฟท์ เส้นใยนาโนคาร์บอน CNT และกราฟีน มีลักษณะเหล่านี้หลายอย่างร่วมกัน และ “สารเติมแต่งแบตเตอรี่ที่ปราศจาก Li-ion และ PFAS ปี 2026-2036: เทคโนโลยี ผู้เล่น การคาดการณ์” รายงานสรุปบทบาทของวัสดุเหล่านี้ที่คาดว่าจะมีต่อภูมิทัศน์สารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าในอนาคต

คาร์บอนขั้นสูงแตกต่างจากคาร์บอนแบล็คอย่างไร

คาร์บอนแต่ละรูปแบบมีจุดแข็งและจุดอ่อน ซึ่งกำหนดขอบเขตของการใช้เป็นสารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า คาร์บอนแบล็กและกราไฟท์เป็นวัสดุที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในหลายอุตสาหกรรม ทำให้มีจำหน่ายและราคาไม่แพง แต่การใช้เป็นสารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าต้องใช้ประจุค่อนข้างมาก

เปรียบเทียบสิ่งนี้กับคาร์บอนขั้นสูงที่เกิดขึ้นใหม่ เช่น CNT และกราฟีน (และเส้นใยนาโนในระดับที่น้อยกว่า) ซึ่งเป็นวัสดุที่ค่อนข้างใหม่ที่มีค่าการนำไฟฟ้าและพื้นที่ผิวที่ดีขึ้น แต่มีวิธีการผลิต คุณสมบัติทางกายภาพ และการเปลี่ยนแปลงด้านประสิทธิภาพที่หลากหลาย ผลลัพธ์ที่ได้คือวัสดุที่สามารถใช้เป็นสารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้ที่โหลดที่ต่ำกว่ามาก อย่างไรก็ตาม ปริมาณการโหลดที่แน่นอนและราคาของวัสดุจะแตกต่างกันอย่างมาก ตัวอย่างเช่น แม้แต่ในกลุ่ม CNT CNT แบบผนังเดี่ยวอาจมีราคาสูงกว่า CNT แบบหลายชั้นถึง 2 ถึง 3 คำสั่งขนาดต่อกิโลกรัม

มุมมอง

ท้ายที่สุดแล้ว การตัดสินใจเลือกสารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่ผู้ผลิตแบตเตอรี่แต่ละรายเลือกใช้นั้นจะขึ้นอยู่กับการประนีประนอมระหว่างต้นทุนวัสดุ จำนวนประจุ และผลประโยชน์ด้านประสิทธิภาพที่เป็นไปได้ และอื่นๆ

รายงาน IDTechEx ให้การวิเคราะห์เชิงลึกมากขึ้นว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ได้กำหนดทิศทางของตลาดอย่างไร โดยเน้นที่สื่อชั้นนำของตลาดและผู้เล่นหลัก วัสดุจะต้องเข้ากันได้กับกระบวนการผลิตที่มีอยู่ แต่เทคโนโลยี CNT และกราฟีนจะยังคงปรับปรุงต่อไป และผู้ผลิตจะต้องพิจารณาแนวโน้มของวัสดุในวงกว้างต่อไป

“สารเติมแต่งแบตเตอรี่ที่ปราศจาก Li-ion และ PFAS ปี 2026-2036: เทคโนโลยี ผู้เล่น การคาดการณ์” รวมแนวโน้มข้างต้นทั้งหมดและอื่น ๆ โดยเน้นว่าตลาดสารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรตามความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไปของผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและความก้าวหน้าในตลาดวัสดุคาร์บอน

รายงาน IDTechEx ให้รายละเอียดเกี่ยวกับปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อความต้องการ ความสามารถในการปฏิบัติงาน ต้นทุน และผู้ผลิตรายใหญ่ของวัสดุเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าแต่ละชนิด โดยให้ข้อมูลเชิงลึกว่าปัจจัยเหล่านี้จะส่งผลต่อการใช้งานในเซลล์ลิเธียมไอออนอย่างไร ความต้องการวัสดุโดยละเอียดและการคาดการณ์ขนาดตลาดในช่วง 10 ปี แบ่งตามสารเติมแต่ง จะถูกนำเสนอ ซึ่งจัดทำแผนผังอนาคตของอุตสาหกรรมสารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจนถึงปี 2579