ความก้าวหน้าครั้งสำคัญ! ในอนาคต อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากสิ่งนี้**

Thread Content

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 21 เครื่องใช้ไฟฟ้าที่สามารถชาร์จพลังงานได้ โดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นแหล่งพลังงานหลัก ได้รับการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในหลายด้าน เช่น อุปกรณ์เคลื่อนที่ รถยนต์พลังงานใหม่ ฯลฯ ซึ่งช่วยสร้างมูลค่าอันมหาศาลให้กับมนุษยชาติ อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการพัฒนา การเปลี่ยนแปลงขนาดของวัสดุขั้วลบในแบตเตอรี่อย่างมากในช่วงที่ไอออนลิเธียมเข้าไปอยู่ในโครงสร้างของแบตเตอรี่ ก็ก่อให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น การพังทลายของโครงสร้างวัสดุ และการเปลี่ยนสถานะของวัสดุให้กลายเป็นสถานะอะมอร์ฟัส ปัจจุบันมีความก้าวหน้าอย่างมากในการแก้ไขปัญหาโครงสร้างของแบตเตอรี่ที่พังทลายลง แต่สำหรับปัญหาการเกิดสถานะอะมอร์ฟัสในแบตเตอรี่นั้น นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่สามารถหาวิธีแก้ไขได้มาหลายปีแล้ว จุดเปลี่ยนเกิดขึ้นจากการนำไอออนโซเดียมมาใช้ ด้วยข้อได้เปรียบที่ว่าไอออนโซเดียมมีราคาถูกและหาได้ง่ายกว่า จึงมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นตัวเลือกแรกในการแทนที่แบตเตอรี่ลิเธียมในอนาคต อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงของปริมาตรของไอออนโซเดียมระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุนั้นมีมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างเห็นได้ชัด เมื่อไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฟูดันของประเทศจีนได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสถานะของวัสดุขั้วลบในแบตเตอรี่ไอออนโซเดียม และประสบความสำเร็จอย่างมาก โดยนักวิจัยได้ใช้โมเลกุลโลหะที่มีโครงสร้างพาราฟินเป็นส่วนประกอบหลัก เป็นแหล่งกำเนิดปฏิกิริยาเพียงอย่างเดียว และใช้กลไกการจัดเรียงตัวของโมเลกุลในระนาบ π-π เพื่อทำให้โมเลกุลเหล่านี้แตกตัวและตกตะกอนบนผนังท่อควอตซ์ในสภาพสุญญากาศ โดยมีการควบคุมอุณหภูมิ เพื่อให้เกิดจุดนาโนของโลหะหรือโลหะผสม (Sb, Bi, Sn, Ge, Sb89Bi11) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 5 นาโนเมตร ซึ่งกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในโครงสร้างคาร์บอนที่มีลักษณะเป็นกราฟีต ก่อให้เกิดฟิล์มผสมระหว่างโลหะกับคาร์บอนในระดับนาโน แผ่นฟิล์มผสมที่ได้มานั้นมีคุณสมบัติในการประมวลผลที่ดีมาก อีกทั้งยังมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าที่เทียบเท่ากับกราฟีน ดังนั้นจึงสามารถนำมาใช้เป็นวัสดุสำหรับขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรี่ไอออนโซเดียมได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้สารเพิ่มคุณสมบัติการนำไฟฟ้าเลย ดังนั้น วัสดุที่ใช้เป็นอิเล็กโทรดจึงสามารถกลับสู่สภาพผลึกได้อย่างรวดเร็วหลังจากแต่ละรอบการชาร์จ/คายประจุ การเปลี่ยนแปลงสภาพผลึกที่สามารถย้อนกลับได้นี้ ช่วยให้อิเล็กโทรดมีความเสถียรในการทำงานสูง และมีประสิทธิภาพในการให้พลังงานสูงด้วย ตัวอย่างเช่น แม้จะมีการชาร์จ/คายประจุซ้ำๆ ถึง 5,000 ครั้งที่อัตรากระแสสูงถึง 5C หรือ 7.5C ก็ตาม ความจุของแบตเตอรี่ก็แทบไม่ลดลงเลย และโครงสร้างของวัสดุอิเล็กโทรดก็ยังคงอยู่ในสภาพที่ดีเช่นเดิม แหล่งข่าวของบทความนี้มาจากเว็บไซต์โมฟาน