Nuttanon P.
ทีมนักวิจัยชาวจีนได้พัฒนารุ่นแบตเตอรี่ Solid-state ที่สัญญาว่าจะมีราคาไม่แพงมาก การออกแบบใช้อิเล็กโทรไลต์ของแข็งซัลไฟด์ใหม่ที่เรียกว่า LPSO ซึ่งไม่ต้องใช้ลิเธียมซัลไฟด์มาเจาะลึกรายละเอียดการพัฒนาแบตเตอรี่ตัวใหม่นี้กันครับ
ตัวเปลี่ยนเกม! มหาลัยจีนคิดค้น แบต Solid State ใหม่ ราคาจะถูกกว่าแบบเดิมถึง 90%
การออกแบบใหม่ที่สร้างขึ้นโดยมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน (USTC) สัญญาว่าแบตเตอรี่นี้จะทํางานได้เทียบเท่ากับตัวเลือกการแข่งขันสําหรับเทคโนโลยีแบตเตอรี่รุ่นต่อไปด้วยต้นทุนที่น้อยกว่า 10% ของแบตเตอรี่แบบเดิม
การประดิษฐ์อิเล็กโทรไลต์แข็งชนิดใหม่ที่ขจัดความจําเป็นในการใช้ลิเธียมซัลไฟด์ (Li2S) ที่มีราคาแพงได้ทําให้ความก้าวหน้าในการออกแบบแบตเตอรี่เป็นไปได้
ตามรายงานของสํานักข่าวระดับประเทศ การพัฒนานี้ทําให้จีนเข้าใกล้เป้าหมายในการเป็นผู้นําการแข่งขันเพื่อแนะนําสิ่งที่หลายคนมองว่าเป็นอนาคตของเทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้
แบตเตอรี่ Solid-state ที่ล้ำสมัย
ตรงกันข้ามกับแบตเตอรี่แบบดั้งเดิมซึ่งใช้อิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์เหลว หรือเจลสําหรับการนําไฟฟ้าไอออนิกระหว่างอิเล็กโทรด แบตเตอรี่ Solid-state ใช้อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง
แบตเตอรี่ Solid-state ทั้งหมดสัญญาว่าจะแก้ปัญหาความจุและข้อเสียด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่ lithium-ion แบบดั้งเดิม โดยอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งซัลไฟด์มีบทบาทสําคัญในการพัฒนา
แบตเตอรี่ Solid-state สามารถใช้ออกไซด์หรือซัลไฟด์เป็นแคโทดเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน เนื่องจากประสิทธิภาพที่เหนือกว่า ซัลไฟด์จึงมักถูกมองว่าเป็นตัวเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุดสําหรับการใช้งานจริงของแบตเตอรี่ All-solid-state ในอนาคต แต่ต้นทุนที่สูงยังคงเป็นอุปสรรค
ปกติต้นทุนของอิเล็กโทรไลต์ของแข็งซัลไฟด์มักจะเกิน 195 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม (ประมาณ 7,106 บาทต่อกิโลกรัม) ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ 50 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม (ประมาณ 1,822 บาทต่อกิโลกรัม) ที่จําเป็นสําหรับการนําไปใช้อย่างแพร่หลาย ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าความท้าทายด้านต้นทุนนี้เกิดขึ้นจากกระบวนการสังเคราะห์ที่ซับซ้อนของอิเล็กโทรไลต์เหล่านี้ ซึ่งอาศัย Li2S ที่มีราคาแพงอย่างมาก
“แม้ว่านักวิจัยทั่วโลกจะพยายามลดต้นทุนด้วยวิธีการต่าง ๆ แต่การสํารวจระยะยาวได้แสดงให้เห็นว่าการบรรลุเป้าหมายนี้ทำได้ยาก” Ma Cheng นักวิจัยที่ UTSC กล่าวกับ Science and Technology Daily ตามรายงานของ South China Morning Post (SCMP)
การลดต้นทุนของซัลไฟด์
ในความพยายามที่จะจัดการกับต้นทุนที่สูงของอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งซัลไฟด์ Cheng และทีมของเขาได้พัฒนาวัสดุใหม่ที่เรียกว่า LPSO ซึ่งไม่ต้องใช้ลิเธียมซัลไฟด์
อิเล็กโทรไลต์ใหม่นี้สังเคราะห์จากสารประกอบราคาไม่แพง 2 ชนิด ทําให้ต้นทุนส่วนผสมลดลง 14.42 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม (ประมาณ 526 บาทต่อกิโลกรัม) ซึ่งน้อยกว่า 8% ของต้นทุนวัตถุดิบสําหรับอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งซัลไฟด์อื่น ๆ ตามข้อมูลของ SCMP
น่าแปลกที่ LPSO ยังคงรักษาประโยชน์หลักของอิเล็กโทรไลต์ซัลไฟด์ที่มีประสิทธิภาพดีที่สุด รวมถึงความเข้ากันได้กับขั้วลบที่รับประกันความเสถียรของประสิทธิภาพ มันเข้ากันได้ดีความหนาแน่นพลังงานสูง เช่น โลหะลิเธียม และซิลิกอน
แบตเตอรี่ที่ทําจาก LPSO และลิเธียมเมทัลได้แสดงให้เห็นถึงการทำงานที่เสถียรมากกว่า 4,200 ชั่วโมงที่อุณหภูมิห้อง
แม้จะมีผลลัพธ์ที่มีแนวโน้มเหล่านี้ แต่ Cheng ก็เน้นย้ำว่ายังคงคาดว่าจะมีการปรับปรุงประสิทธิภาพเพิ่มเติม และทีมกําลังทํางานอย่างแข็งขันเพื่อให้บรรลุเป้าหมายดังกล่าว
ปีที่แล้ว Toyota อ้างว่าได้สร้างเทคโนโลยีแบตเตอรี่ Solid-state ใหม่ที่จะช่วยให้ต้นทุน น้ําหนัก และขนาดของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าลดลงครึ่งหนึ่ง
ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ที่สุดในโลกอ้างว่าสามารถสร้างแบตเตอรี่ที่มีระยะ 1,200 กิโลเมตร/ชาร์จ และเวลาในการชาร์จอย่างรวดเร็วประมาณ 10 นาที โดยใช้สถาปัตยกรรมแบตเตอรี่ Solid-state ใหม่ บริษัทประกาศว่าจะเริ่มผลิตรถยนต์ที่มีเทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่ในปี 2027
ที่มา : Interesting Engineering
