เทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่ทำให้รถยนต์ไฟฟ้าปลอดภัยยิ่งขึ้น

แม้ว่าเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตทที่ใช้แมกนีเซียมจะยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัย แต่ก็กำลังได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าแบตเตอรี่แบบดั้งเดิม

แม้ว่าแบตเตอรี่แมกนีเซียมแบบโซลิดสเตทจะถูกมองว่าเป็นทางเลือกที่น่าสนใจแทนเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เนื่องจากมีศักยภาพด้านความปลอดภัยและต้นทุนวัสดุที่ต่ำกว่า แต่ปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ที่เกิดขึ้นบริเวณรอยต่อระหว่างส่วนประกอบของแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตท ส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง

อุตสาหกรรมกำลังพัฒนาแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าให้มีความปลอดภัยและทนทานยิ่งขึ้น

ภาพ: รอยเตอร์

ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยโทโฮคุ (ประเทศญี่ปุ่น) ค้นพบวิธีที่จะเปลี่ยนปฏิกิริยาเคมีที่มักทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลง ให้กลายเป็นกลไกที่ช่วยเพิ่มเสถียรภาพและการเคลื่อนที่ของไอออน พวกเขาค้นพบว่าปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นบริเวณรอยต่อเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องถูกกำจัดออกไปทั้งหมด แต่การควบคุมปฏิกิริยาเหล่านี้อย่างระมัดระวังสามารถช่วยเพิ่มการเคลื่อนที่ของไอออนแมกนีเซียมภายในแบตเตอรี่ได้ ในขณะที่ยังคงรักษาเสถียรภาพในระยะยาวไว้ได้

ทีมวิจัยได้พัฒนาขั้วไฟฟ้าแอโนดโลหะผสมแมกนีเซียม-ดีบุก (Mg-Sn) เพื่อสร้างสมดุลระหว่างปฏิกิริยาทางเคมีและการเคลื่อนที่ของไอออน โดยการปรับแต่งพื้นผิวและโครงสร้างภายในของแอโนด พวกเขาสร้างสภาวะที่เอื้อต่อการตกตะกอนของแมกนีเซียมที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้นและการเคลื่อนที่ของไอออนที่ราบรื่นยิ่งขึ้นในระหว่างการชาร์จและการคายประจุ

ศาสตราจารย์ฮ่าว หลี่ จากสถาบันวิจัยวัสดุขั้นสูง มหาวิทยาลัยโทโฮคุ กล่าวว่า "เป็นเวลานานแล้วที่ปฏิกิริยาที่ส่วนต่อประสานถูกมองว่าเป็นสิ่งที่ควรหลีกเลี่ยง แต่ผลการวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่า เมื่อควบคุมปฏิกิริยาเหล่านี้อย่างระมัดระวัง แทนที่จะยับยั้ง ปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถช่วยให้แบตเตอรี่แมกนีเซียมแบบโซลิดสเตททำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น"

วิดีโอ แสดงการทดสอบเทคโนโลยี "การจุดระเบิดแบตเตอรี่" ในรถยนต์ไฟฟ้าในประเทศจีน

กุญแจสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่แมกนีเซียมแบบโซลิดสเตท

เพื่อสร้างขั้วบวกที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น ทีมวิจัยได้ผสมดีบุกเข้ากับแมกนีเซียม ทำให้เกิดสารประกอบที่เสถียรคือ _Mg₂Sn ซึ่งช่วยควบคุมปฏิกิริยาภายในแบตเตอรี่ ทีมงานได้ทดสอบโลหะผสมแมกนีเซียมหลายชนิดที่มีเฟสย่อยต่างกัน เพื่อหาส่วนประกอบที่ให้ประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าที่ดีที่สุด จากนั้นจึงประเมินวัสดุภายใต้สภาวะการทำงานของแบตเตอรี่ โดยวัดปัจจัยต่างๆ เช่น การขนส่งไอออน ความเสถียรของส่วนต่อประสาน และพฤติกรรมของวงจรการใช้งาน

ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าโลหะผสมแมกนีเซียม-ดีบุกที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมที่สุดนั้นให้ประสิทธิภาพโดยรวมที่แข็งแกร่งที่สุด โดยสามารถรักษาการทำงานที่เสถียรได้นานกว่า 1,300 ชั่วโมงในระหว่างการทดสอบแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตท โลหะผสมนี้ยังแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการชาร์จ/คายประจุที่ยาวนานกว่าแมกนีเซียมบริสุทธิ์ถึง 400 เท่า ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงการปรับปรุงที่สำคัญในอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

นักวิจัยเสนอแนะว่า การพัฒนาแบตเตอรี่ในอนาคตควรเน้นไม่เพียงแค่การปรับปรุงการนำไฟฟ้าของไอออนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการควบคุมปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานเหล่านั้นด้วย ผลการค้นพบของพวกเขาบ่งชี้ว่า การสร้างสมดุลระหว่างปฏิกิริยาและการขนส่งไอออนไปพร้อมๆ กัน อาจเป็นกลยุทธ์การออกแบบใหม่สำหรับระบบแบตเตอรี่โซลิดสเตทในอนาคต

ที่มา: https://thanhnien.vn/cong-nghe-pin-moi-giup-xe-dien-an-toan-hon-185260527143149412.htm