การฉีดสารเคมีช่วย 'ฟื้นคืนชีพ' แบตเตอรี่เก่า

นักวิทยาศาสตร์ ชาวญี่ปุ่น ได้พัฒนาวิธีการที่สามารถฟื้นฟูความจุเดิมของแบตเตอรี่ได้อย่างมีนัยสำคัญ หลังจากที่แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเนื่องจากการชาร์จและคายประจุหลายรอบ

แบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า ภาพ: South_agency/iStock — แบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า ภาพ: *South_agency/iStock*

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ชนิดที่นิยมใช้มากที่สุดในปัจจุบัน ใช้สำหรับจ่ายไฟให้กับยานพาหนะและสิ่งของเครื่องใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น รถยนต์ไฟฟ้า แล็ปท็อป และสมาร์ทโฟน แต่เมื่อเวลาผ่านไป ความสามารถในการกักเก็บประจุไฟฟ้าจะลดลง ทำให้ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือลดลง นั่นเป็นเพราะสูญเสียอนุภาคประจุไฟฟ้าหรือไอออน ซึ่งทำหน้าที่กักเก็บและปล่อยพลังงานภายในแบตเตอรี่

ทีมผู้เชี่ยวชาญจากห้องปฏิบัติการวิจัยและพัฒนากลางของโตโยต้าในประเทศญี่ปุ่นค้นพบวิธีเติมไอออนเหล่านี้และฟื้นฟูความจุเดิมของแบตเตอรี่ได้อย่างมีนัยสำคัญ ตามรายงานของ Interesting Engineering เมื่อวันที่ 10 มีนาคม งานวิจัยใหม่นี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Joule

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาได้ฉีดสารพิเศษที่เรียกว่ารีเอเจนต์แบบฟื้นฟู (regenerative reagent) เข้าไปในแบตเตอรี่ สารนี้กระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่สร้างอิเล็กตรอนและลิเธียมไอออนเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุสองประเภทที่ช่วยให้แบตเตอรี่กักเก็บพลังงาน การเพิ่มอนุภาคเหล่านี้เข้าไปทำให้ทีมวิจัยสามารถย้อนกลับการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่และฟื้นฟูความจุเดิมได้ถึง 80% แบตเตอรี่แบบฟื้นฟูนี้สามารถรักษาประสิทธิภาพการทำงานได้นานถึง 100 รอบการชาร์จและคายประจุ

ทีมวิจัยได้ทดสอบวิธีการใหม่นี้กับแบตเตอรี่หลากหลายชนิด ทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก รวมถึงแบตเตอรี่ที่ใช้ในรถยนต์ด้วย “ประสิทธิภาพได้รับการยืนยันไม่เพียงแต่กับแบตเตอรี่ขนาดเล็กในห้องปฏิบัติการเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่ใช้ในรถยนต์ด้วย” โนบุฮิโระ โอกิฮาระ หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของการศึกษากล่าว

วิธีการใหม่นี้อาจช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ทำให้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในรถยนต์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อื่นๆ ได้ โดยไม่ต้องทิ้งหรือต้องผ่านกระบวนการถอดประกอบและรีไซเคิลที่ซับซ้อน วิธีนี้ช่วยประหยัดเงิน ทรัพยากร และสิ่งแวดล้อม เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประกอบด้วยโลหะหายาก เช่น โคบอลต์และนิกเกิล ซึ่งมักถูกขุดด้วยวิธีที่ไม่ยั่งยืน

อย่างไรก็ตาม วิธีการใหม่นี้ไม่เหมาะสำหรับแบตเตอรี่ที่เสื่อมสภาพทุกประเภท และมีผลเฉพาะกับแบตเตอรี่ที่สูญเสียไอออนเนื่องจากการชาร์จและการคายประจุซ้ำๆ เท่านั้น ไม่เหมาะสำหรับแบตเตอรี่ที่มีความเสียหายทางโครงสร้างหรือการเสื่อมสภาพในรูปแบบอื่นๆ นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องมีวิธีการวินิจฉัยสถานะของแบตเตอรี่อย่างแม่นยำ เพื่อพิจารณาว่าแบตเตอรี่เหล่านั้นเหมาะสมสำหรับการฉีดสารเคมีหรือไม่

จำเป็นต้องมีการศึกษาในระยะยาวเพื่อทำความเข้าใจผลข้างเคียงและความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้นจากการฉีดสารเคมีเข้าไปในแบตเตอรี่ แจ็กเกอลีน เอจ ผู้ศึกษาการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ที่อิมพีเรียลคอลเลจลอนดอนกล่าว ทีมวิจัยได้ยื่นจดสิทธิบัตรสำหรับวิธีการใหม่นี้ ซึ่งได้รับความสนใจและเงินทุนสนับสนุนจากบริษัทและหน่วยงาน รัฐบาล หลายแห่ง

ถุเถา (ตาม หลักวิศวกรรมที่น่าสนใจ )

ลิงค์ที่มา