ชาร์จการพัฒนาครั้งใหม่ 70% ในไม่กี่นาที

แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่คุ้นเคยซึ่งปัจจุบันใช้ในโทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก และรถยนต์ไฟฟ้า แต่แบตเตอรี่ลิเธียมยังขึ้นชื่อว่ามีอายุการใช้งานยาวนานและอายุสั้นอีกด้วย เมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมงานจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยางของสิงคโปร์ (มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยาง) ได้พัฒนารูปแบบใหม่ที่รวดเร็ว แบตเตอรี่นี้สามารถชาร์จจนเต็มได้ 70% ของพลังงานในสองนาทีและสามารถใช้งานได้ 20 ปีซึ่งยาวนานกว่าแบตเตอรี่ในขณะนั้น 10 เท่า

แบตเตอรี่ลิเธียมประกอบด้วยข้อมูลอิเล็กโทรดขั้วบวก (เช่น ลิเธียมโคบอลต์ออกซิเจน) อิเล็กโทรไลต์ และข้อมูลอิเล็กโทรดขั้วลบ (เช่น กราไฟต์) ในระหว่างกระบวนการชาร์จ ลิเธียมไอออนจะตกตะกอนจากตาข่ายลิเธียมโคบอลต์-ออกซิเจนของแอโนดและฝังอยู่ในกราไฟท์เกล็ดผ่านอิเล็กโทรไลต์ ในระหว่างกระบวนการคายประจุ ลิเธียมไอออนจะหลุดออกจากโครงตาข่ายกราไฟท์ที่เป็นเกล็ด และถูกแทรกเข้าไปในออกซิเจนลิเธียมโคบอลต์ผ่านอิเล็กโทรไลต์ แบตเตอรี่ลิเธียมเรียกอีกอย่างว่าแบตเตอรี่สำหรับเก้าอี้โยกเนื่องจากจะถ่ายโอนไปมาระหว่างขั้วบวกและขั้วลบระหว่างการชาร์จและการคายประจุ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมชนิดใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ความจุสูง แบตเตอรี่ลิเธียมออกซิเจน และแบตเตอรี่นาโนซิลิคอน แต่เนื่องจากองค์ประกอบที่วุ่นวาย ต้นทุนสูง และอายุการใช้งานสั้น ผลกระทบมากมาย ไม่ได้รับการส่งเสริม

แบตเตอรี่ลิเธียมแบบเดิมไม่สามารถชาร์จได้อย่างรวดเร็ว สาเหตุหลักมาจากคุณลักษณะด้านความปลอดภัยของอิเล็กโทรดกราไฟท์ เมื่อแบตเตอรี่ทำงาน เมมเบรนอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของอิเล็กโทรด ซึ่งจะขัดขวางฝีเท้าของลิเธียมไอออนและชะลอความเร็ว คุณลักษณะที่โดดเด่นของแบตเตอรี่ลิเธียมชนิดใหม่นี้คือใช้เจลนาโนทิวบ์ไทเทเนียมไดออกไซด์ที่มีความยาวพิเศษเป็นแคโทดแทนวัสดุกราไฟท์แบบเดิม วัสดุใหม่นี้ไม่ก่อตัวเป็นเมมเบรนอิเล็กโทรไลต์ และสามารถใส่ลิเธียมไอออนได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้ชาร์จได้รวดเร็ว เนื่องจากโครงสร้างพิเศษของนาโนเจลไททาเนียมไดออกไซด์แบบมิติเดียว แบตเตอรี่ใหม่จึงประสบความสำเร็จในด้านอายุการใช้งาน ซึ่งสามารถนำไปรีไซเคิลได้หลายหมื่นครั้ง ในราคาหนึ่งวันสามารถใช้งานได้นานกว่า 20 ปี นอกจากนี้ ไททาเนียมไดออกไซด์ (ที่รู้จักกันทั่วไปว่าไททาเนียมไดออกไซด์) ที่ใช้ในการศึกษานี้มีต้นทุนต่ำ การประมวลผลง่าย ความสามารถในการทำซ้ำได้ดี ความน่าเชื่อถือสูง และสามารถเชื่อมต่อกับเทคโนโลยีที่มีอยู่ได้อย่างราบรื่น และแนวโน้มการใช้งานในอุตสาหกรรมนั้นกว้างมาก

แบตเตอรี่ลิเธียมออกมาในปี 1970 ในปี 1991 Sony ได้เปิดตัวแบตเตอรี่ลิเธียมเชิงพาณิชย์เครื่องแรก ซึ่งปฏิวัติอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมจะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่อายุการใช้งานแบตเตอรี่และอายุการใช้งานยังไม่บรรลุถึงความก้าวหน้าที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งยังจำกัดการพัฒนาอย่างรวดเร็วของยานยนต์ไฟฟ้าและอุตสาหกรรมอื่นๆ ความก้าวหน้าครั้งใหม่นี้อาจส่งผลกระทบในวงกว้างในหลายพื้นที่ ในอุปกรณ์พกพา แบตเตอรี่ใหม่สามารถป้องกันการปิดบังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางชนิดได้ อุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้าจะได้รับประโยชน์อย่างมากเช่นกัน ไม่เพียงเพราะเวลาในการชาร์จจะลดลงจากไม่กี่ชั่วโมงเหลือเพียงไม่กี่นาที แต่ยังเนื่องจากผู้ใช้จะไม่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ราคาแพง (ราคาประมาณ 10,000 ดอลลาร์) เพื่อส่งเสริมประโยชน์ของ ยานพาหนะไฟฟ้า

อย่างไรก็ตาม ในเวลานี้ การพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมกำลังเผชิญกับปัญหาคอขวด หากคุณต้องการเพิ่มความจุ คุณต้องเสียสละความเร็วในการชาร์จและอายุการใช้งาน ซึ่งรักษาความจุสูงไว้ได้ยาก ในอนาคต ในการเปลี่ยนแบตเตอรี่ในด้านหนึ่ง จำเป็นต้องมีการวิจัยขั้นสูงเกี่ยวกับคุณลักษณะด้านความปลอดภัย เช่น อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งและกึ่งของแข็ง ในทางกลับกัน มีความจำเป็นต้องเร่งการวิจัยและพัฒนาความจุขนาดใหญ่ ข้อมูลแคโทดเพื่อให้บรรลุความก้าวหน้าในความหนาแน่นพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียม โดยสรุป อิเล็กโทรดบวกและลบและข้อมูลอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่ต้องทำงานร่วมกันเพื่อให้ก้าวหน้ายิ่งขึ้นในแง่ของรูปแบบและความจุ