ทีมวิจัยในเกาหลีใต้ได้พัฒนาวิธีการใหม่ในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม-เมทัลให้ปลอดภัยยิ่งขึ้น ทนทานยิ่งขึ้น และใกล้จะวางจำหน่ายเชิงพาณิชย์มากขึ้น งานวิจัยนี้เปิดความหวังให้กับอนาคตของรถยนต์ไฟฟ้าและระบบกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่
ทีมวิจัยซึ่งนำโดย ดร. จุงดอน ซุก แห่งสถาบันเทคโนโลยีเคมีแห่งเกาหลี (KRICT) ได้คิดค้นเทคนิคพิเศษ “การพิมพ์ถ่ายโอน”
เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถสร้างชั้นป้องกันบนพื้นผิวลิเธียมได้โดยไม่ต้องใช้ตัวทำละลายเคมีที่เป็นพิษหรือทำลายชั้นลิเธียมที่อ่อนไหว ซึ่งเป็นความท้าทายที่สำคัญที่ทำให้การพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียม-เมทัลล่าช้ามานานหลายปี
แบตเตอรี่ลิเธียมเมทัล: การปฏิวัติพลังงานรูปแบบใหม่?
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไปที่ใช้แคโทดกราไฟต์นั้นแตกต่างจากแบตเตอรี่ลิเธียมเมทัลตรงที่ใช้ลิเธียมบริสุทธิ์ ซึ่งมีความหนาแน่นของพลังงานมากกว่า 10 เท่า ทำให้สามารถเก็บพลังงานได้มากขึ้นในแบตเตอรี่ที่มีขนาดเล็กและเบากว่าอย่างเห็นได้ชัด
นี่คือเทคโนโลยีหลักสำหรับแบตเตอรี่ขั้นสูง เช่น แบตเตอรี่โซลิดสเตตและแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ อย่างไรก็ตาม ลิเธียมโลหะมีจุดอ่อนร้ายแรง นั่นคือ ในระหว่างการชาร์จ/การคายประจุ เส้นใยขนาดเล็กคล้ายเข็มที่เรียกว่าเดนไดรต์สามารถเจริญเติบโตบนพื้นผิวของลิเธียมได้
เมื่อพวกมันเติบโตมากพอ พวกมันอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร ไฟไหม้ หรือแบตเตอรี่หมดได้ วิธีการที่ก้าวหน้าที่สุดของเกาหลีคือการใช้วิธีการทางอ้อม
แบตเตอรี่ลิเธียม-เมทัลต้นแบบที่พัฒนาโดยทีมวิจัย ภาพ: KRICT – Jungdon Suk
โดยทั่วไปแล้ว เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดเดนไดรต์ จะมีการทาเคลือบป้องกันลงบนลิเธียมโดยตรงโดยใช้ตัวทำละลายที่เป็นของเหลว แต่การทำเช่นนี้อาจปนเปื้อนและทำลายพื้นผิวของลิเธียมได้ง่าย ทำให้การผลิตจำนวนมากเป็นเรื่องยากมาก
ทีม KRICT พลิกกระบวนการนี้อย่างสิ้นเชิง พวกเขาสร้างชั้นป้องกันไว้บนพื้นผิวอื่นก่อน จากนั้นจึงค่อยๆ “ติด” เข้ากับลิเธียมด้วยแรงกด คล้ายกับการติดสติกเกอร์
วิธีการนี้เรียกว่าการพิมพ์แบบถ่ายโอนแบบม้วนต่อม้วน (roll-to-roll transfer printing) วิธีนี้สะอาด ปรับขนาดได้ และไม่ทำลายลิเธียม พวกเขาออกแบบชั้นป้องกันสองแบบ แบบหนึ่งทำจากโลหะผสมอะลูมิเนียมออกไซด์และทองคำ อีกแบบหนึ่งเป็นวัสดุไฮบริดที่ทำจากเซรามิกและพอลิเมอร์แบบยืดหยุ่น
ทั้งสองมีความหนาเพียงประมาณ 5 ไมโครเมตรเท่านั้น แต่สามารถครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ได้ ป้องกันไม่ให้เดนไดรต์เติบโต และช่วยให้ไอออนลิเธียมเคลื่อนที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์
ในการทดสอบ แบตเตอรี่ที่ได้รับการปกป้องสามารถรักษาความจุไว้ได้มากกว่า 81% หลังจากการชาร์จ 100 รอบ ซึ่งมากกว่าลิเธียมที่ไม่ได้รับการปกป้องถึง 2 เท่า และยังคงเสถียรแม้ในระหว่างการชาร์จด่วน
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับความนิยมอย่างมาก แต่ความเสี่ยงต่อการระเบิดเป็นปัญหาที่น่ากังวลที่สุดในปัจจุบัน ภาพ: Gen AI
ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการสร้างต้นแบบแบตเตอรี่ขนาด 245 × 50 มม. ซึ่งเทียบเท่ากับครึ่งหนึ่งของแบตเตอรี่ AAA ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าเหมาะสำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรม
นักวิทยาศาสตร์ เชื่อว่าวิธีการนี้อาจเร่งการนำแบตเตอรี่ลิเธียมเมทัลออกสู่เชิงพาณิชย์ โดยเฉพาะในยานยนต์ไฟฟ้าและระบบกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ และยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่ๆ เช่น แบตเตอรี่โซลิดสเตตและแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ได้อีกด้วย
“นี่เป็นหนึ่งในโซลูชันที่ใช้งานได้จริงที่สุดในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมเมทัลพลังงานสูง” ดร. ยอง-กุก ลี ประธานบริษัท KRICT กล่าว พร้อมเน้นย้ำถึงศักยภาพของเทคโนโลยีในการเสริมสร้างตำแหน่งของเกาหลีในห่วงโซ่อุปทานแบตเตอรี่ระดับโลก
ที่มา: https://khoahocdoisong.vn/pin-lithium-kim-loai-xoa-noi-lo-chay-no-post2149042593.html
การแสดงความคิดเห็น (0)