ในยุคที่ความต้องการการจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืนถึงจุดสูงสุด การพัฒนาที่ก้าวล้ำจากคณะวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ได้สร้างมาตรฐานใหม่ในด้านเทคโนโลยีแบตเตอรี่ นักวิจัยได้เปิดเผยแบตเตอรี่ลิเธียมเมทัลชนิดใหม่ที่สามารถทนทานต่อการชาร์จและคายประจุได้อย่างน้อย 6,000 รอบ และสามารถชาร์จจนเต็มได้ภายในไม่กี่นาที ความก้าวหน้าเชิงปฏิวัตินี้ไม่เพียงแต่สัญญาว่าจะเปลี่ยนวิธีที่เราใช้แบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังปูทางไปสู่การใช้งานจริงมากขึ้นในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานพาหนะไฟฟ้า
แกนหลักของการวิจัยนี้อยู่ที่การผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตโดยใช้ขั้วบวกโลหะลิเธียม ซึ่งเป็นวิธีการที่นำเสนอข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับวัสดุสำหรับแบตเตอรี่ที่อาจปฏิวัติวงการ การศึกษาซึ่งตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน "วัสดุธรรมชาติ" เน้นย้ำถึงความก้าวหน้าที่สำคัญในการทำความเข้าใจและการใช้ขั้วบวกโลหะลิเธียม Xin Li ผู้เขียนรายงานฉบับนี้กล่าวว่า "แบตเตอรี่ลิเธียมแอโนดโลหะถือเป็นจอกศักดิ์สิทธิ์ของแบตเตอรี่ มีความจุมากกว่ากราไฟท์แอโนดเชิงพาณิชย์ถึง 10 เท่า ซึ่งอาจเพิ่มระยะการขับขี่ของยานพาหนะไฟฟ้าได้อย่างมาก การวิจัยของเราถือเป็นก้าวสำคัญสู่แบตเตอรี่โซลิดสเตตที่ใช้งานได้จริงมากขึ้นในการใช้งานทางอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์”
หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในการออกแบบแบตเตอรี่เหล่านี้คือการก่อตัวของเดนไดรต์บนพื้นผิวแอโนด โครงสร้างคล้ายรากเหล่านี้เติบโตในอิเล็กโทรไลต์ โดยทะลุสิ่งกีดขวางที่แยกแอโนดและแคโทด นำไปสู่การลัดวงจรของแบตเตอรี่และแม้กระทั่งไฟไหม้ ในปี 2021 Li และทีมงานของเขาได้แก้ไขปัญหานี้ด้วยการออกแบบแบตเตอรี่หลายชั้น โดยกระจายวัสดุต่างๆ ที่มีความเสถียรต่างๆ ระหว่างขั้วบวกและแคโทด การออกแบบหลายชั้นและหลายวัสดุนี้ไม่ได้ปิดกั้นเดนไดรต์ลิเธียมอย่างสมบูรณ์ แต่ควบคุมและจำกัดการเจาะของพวกมัน
ในการวิจัยล่าสุด ทีมงานได้ก้าวไปอีกขั้นด้วยการนำอนุภาคซิลิคอนขนาดไมโครเมตรเข้าไปในขั้วบวก วิธีการนี้จะช่วยลดปฏิกิริยาการเกิดลิไทเอชั่นและส่งเสริมการชุบโลหะลิเธียมหนาด้วยไฟฟ้าสม่ำเสมอ ป้องกันการเกิดเดนไดรต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ กระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าและการลอกสามารถเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วบนพื้นผิวเรียบ ทำให้สามารถชาร์จแบตเตอรี่จนเต็มได้ในเวลาเพียง 10 นาที
ในขั้นตอนการทดลอง จะเห็นการสร้างแบตเตอรี่แบบถุงขนาดเท่าแสตมป์ ซึ่งใหญ่กว่าแบตเตอรี่แบบเหรียญส่วนใหญ่ที่ผลิตในห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยถึง 10 ถึง 20 เท่า เป็นที่น่าสังเกตว่าแบตเตอรี่นี้สามารถรักษาความจุไว้ได้ 80% แม้จะผ่านการใช้งานไปแล้ว 6,000 รอบ ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าแบตเตอรี่แบบซองอื่นๆ ในตลาดในปัจจุบัน
นวัตกรรมจาก Harvard นี้เป็นมากกว่าผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน มันบ่งบอกถึงการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ ด้วยความจุ ความปลอดภัย และประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น แบตเตอรี่ลิเธียมเมทัลที่พัฒนาโดย Li และทีมงานของเขา จึงมีศักยภาพในการปฏิวัติการจัดเก็บและการใช้พลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยานพาหนะไฟฟ้า ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญในการเดินทางของเราไปสู่ความยั่งยืนและประหยัดพลังงานมากขึ้น อนาคต.
เวลาโพสต์: 12 มกราคม 2024
