Sakura P.
ทีมนักวิจัยจีนประสบความสำเร็จครั้งสำคัญในการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตต โดยสามารถเอาชนะปัญหาคอขวดทางเทคนิคที่สำคัญได้แล้ว การค้นพบนี้มีศักยภาพที่จะทำให้แบตเตอรี่แพ็กน้ำหนัก 100 กก. สามารถขับเคลื่อนรถยนต์ได้ไกลเกิน 1,000 กม. ซึ่งเพิ่มขึ้นจากเดิมเกือบเท่าตัว
แบตเตอรี่ Solid-State แพ็กแบต 100 กก. อาจวิ่งได้ไกลกว่า 1,000 กม. นักวิทยาศาสตร์จีนแก้ปัญหาคอขวดได้แล้ว
เมื่อวันที่ 16 ตุลาคม ตามรายงานของสถานีโทรทัศน์แห่งชาติจีน China Central Television (CCTV) ระบุว่าทีมวิจัยของจีนมีความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการแก้ไขปัญหาคอขวดทางเทคนิคที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของแบตเตอรี่ลิเธียมเมทัลแบบโซลิดสเตต (All-solid-state lithium-metal) การพัฒนานี้อาจทำให้แบตเตอรี่แพ็กน้ำหนัก 100 กิโลกรัม สามารถให้ระยะทางวิ่งได้ไกลกว่า 1,000 กิโลเมตร เมื่อเทียบกับก่อนหน้านี้ที่ทำได้ประมาณ 500 กิโลเมตร
โดยปกติแล้ว อิเล็กโทรไลต์แข็ง (Solid electrolytes) ที่ใช้ซัลไฟด์เป็นพื้นฐานจะมีความแข็งและเปราะอย่างมากคล้ายกับเซรามิก ในขณะที่ขั้วแอโนดที่เป็นโลหะลิเธียมจะมีความอ่อนนุ่มและยืดหยุ่น เมื่อนำวัสดุสองชนิดนี้มาใช้ร่วมกัน พื้นผิวสัมผัสที่ไม่เรียบสม่ำเสมอจะขัดขวางการเคลื่อนที่ของไอออน ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพในการชาร์จและคายประจุลดลง
เพื่อเอาชนะปัญหานี้ ทีมวิจัยหลายกลุ่มทั่วประเทศจีนได้พัฒนาแนวทางที่แตกต่างกันโดยมีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงพื้นผิวสัมผัสระหว่างขั้วไฟฟ้าและอิเล็กโทรไลต์ให้ดีขึ้น ซึ่งในรายงานของ CCTV ได้นำเสนอ 3 แนวทางหลักด้วยกัน
แนวทางแรกมาจากสถาบันฟิสิกส์แห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีน (Institute of Physics at the Chinese Academy of Sciences) ซึ่งได้นำ “ไอโอดีนไอออน” (Iodine ions) มาใช้เป็นตัวกลางประสานที่พื้นผิวสัมผัส ในระหว่างที่แบตเตอรี่ทำงาน ไอออนเหล่านี้จะเคลื่อนที่ไปยังรอยต่อระหว่างขั้วไฟฟ้าและอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งจะช่วยดึงดูดลิเธียมไอออนและเติมเต็มช่องว่างขนาดเล็กที่มองไม่เห็น
กลไกการปรับตัวเองนี้ช่วยให้วัสดุสัมผัสกันได้แนบสนิทยิ่งขึ้น และเป็นการแก้ไขหนึ่งในความท้าทายที่สำคัญของแบตเตอรี่โซลิดสเตต
แนวทางที่ 2 พัฒนาโดยสถาบันวิจัยโลหะ ภายใต้สถาบันวิทยาศาสตร์จีน (Institute of Metal Research under the Chinese Academy of Sciences) ซึ่งมุ่งเน้นไปที่ความยืดหยุ่นเชิงกล นักวิจัยได้สร้างโครงสร้างพื้นฐานของอิเล็กโทรไลต์ด้วยพอลิเมอร์ เพื่อเพิ่มความสามารถในการทนทานต่อการดัดงอและการบิดตัว แต่ยังคงความสมบูรณ์ของโครงสร้างไว้ได้
จากรายงานผลการทดสอบพบว่า วัสดุที่ปรับปรุงใหม่นี้สามารถทนทานต่อการดัดงอและบิดตัวได้ถึง 20,000 รอบโดยไม่เกิดความเสียหาย นอกจากนี้ ส่วนประกอบทางเคมีอื่น ๆ ที่เพิ่มเข้าไปในโครงสร้างยังช่วยเพิ่มความสามารถในการเคลื่อนที่ของลิเธียมไอออน และเพิ่มความจุในการเก็บพลังงานของวัสดุได้มากถึง 86%
แนวทางที่ 3 มาจากมหาวิทยาลัย Tsinghua ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้วัสดุฟลูออริเนตพอลิอีเทอร์ (Fluorinated polyether) เพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับอิเล็กโทรไลต์ เนื่องจากฟลูออรีนมีความสามารถในการต้านทานแรงดันไฟฟ้าสูงได้ดี จึงช่วยสร้างชั้นฟลูออไรด์ที่เสถียรขึ้นบนผิวของขั้วไฟฟ้า ซึ่งช่วยป้องกันการลัดวงจรภายใต้สภาวะที่มีแรงดันไฟฟ้าสูง
จากรายงานพบว่าเซลล์แบตเตอรี่ที่ได้รับการปรับปรุงนี้ผ่านการทดสอบการเจาะทะลุและการทดสอบความร้อนที่ 120°C โดยไม่เกิดการระเบิด แสดงให้เห็นถึงความปลอดภัยและเสถียรภาพที่ดีขึ้นเมื่อชาร์จไฟในระดับสูง
ความก้าวหน้าทั้งหมดนี้ชี้ให้เห็นว่า แบตเตอรี่โซลิดสเตตลิเธียมเมทัลในประเทศจีนกำลังเข้าใกล้ขั้นตอนที่ทั้งความหนาแน่นของพลังงานและความปลอดภัยจะได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ยังคงจำเป็นต้องมีการทดสอบเพิ่มเติมและการตรวจสอบในระดับอุตสาหกรรมก่อนที่จะนำมาใช้งานในเชิงพาณิชย์ได้จริง
ที่มา carnewschina
