กลุ่มนักวิจัยในจีนเพิ่งประกาศวิธีการใหม่ที่สามารถ "ชุบชีวิต" แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่หมดอายุได้ ซึ่งจะเปิดโอกาสให้ลดปริมาณขยะอิเล็กทรอนิกส์จากรถยนต์ไฟฟ้าได้อย่างมาก และลดความจำเป็นในการผลิตแบตเตอรี่ใหม่ลง
“ผลงานนี้ถือเป็นการปฏิวัติวงการเพราะเสนอแนวคิดใหม่ในการนำแบตเตอรี่ที่หมดอายุการใช้งานกลับมาใช้ใหม่” ศาสตราจารย์ Jiangong Zhu จากมหาวิทยาลัย Tongji ในเซี่ยงไฮ้ ผู้เชี่ยวชาญด้านแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าและไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาวิจัยใหม่ที่เพิ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature กล่าว
ตามข้อมูลของโครงการพัฒนาแห่งสหประชาชาติ (UNDP) ปริมาณแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้แล้วที่ต้องกำจัดอาจพุ่งสูงจาก 900,000 ตันในปีนี้เป็น 20.5 ล้านตันภายในปี 2040 ในฐานะผู้นำระดับโลก ในการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้า ปัจจุบันจีนแปรรูปแบตเตอรี่เสียประมาณ 2.8 ล้านตันต่อปี ตามที่ Huang Jianzhong ประธานสมาคมเทคโนโลยีอนุรักษ์พลังงานอิเล็กทรอนิกส์แห่งจีนกล่าว
เมื่อเผชิญกับแนวโน้มของตลาดผู้บริโภคและขยะที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว นักเคมี Yue Gao จากมหาวิทยาลัย Fudan และเพื่อนร่วมงานของเขาคาดการณ์ว่าความต้องการกำจัดแบตเตอรี่ โดยเฉพาะแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าจะมีจำนวนมหาศาล
โดยทั่วไป แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าจะถึงขีดจำกัดการใช้งาน กล่าวคือ ความจุจะลดลงต่ำกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ของความจุเดิม หลังจากใช้งานไปแล้วประมาณ 8 ถึง 10 ปี ต้นทุนของแบตเตอรี่คิดเป็นประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ของต้นทุนรวมของรถยนต์
ทีมของเกาต้องการค้นหาโมเลกุลที่สามารถ “ถ่ายโอน” ไอออนลิเธียมกลับเข้าไปในแบตเตอรี่ที่หมดพลังงานได้ “เราไม่มีทางรู้เลยว่าโมเลกุลชนิดใดที่สามารถทำสิ่งนั้นได้ หรือมีโครงสร้างทางเคมีอย่างไร ดังนั้นเราจึงหันไปพึ่งปัญญาประดิษฐ์เพื่อช่วยเรา” จี้ห่าว จ่าว นักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยฟู่ตั้น ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทีมของเกา กล่าว
ทีมได้ใช้โมเดล AI ที่ได้รับการฝึกอบรมเกี่ยวกับกฎเคมี ร่วมกับฐานข้อมูลปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี เพื่อค้นหาโมเลกุลที่ตรงตามเกณฑ์ คือ ละลายได้ง่ายในสารละลายอิเล็กโทรไลต์และมีต้นทุนการผลิตต่ำ ด้วยเหตุนี้ AI จึงเสนอตัวเลือกสามตัว โดยเกลือที่เรียกว่าลิเธียมไตรฟลูออโรมีเทนซัลฟิเนต (LiSO₂CF₃) ได้รับการระบุว่าเหมาะสมที่สุด
นักวิจัยได้ทดสอบเกลือลิเธียมไอออนนี้ด้วยการละลายในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นตัวกลางที่ทำให้ไอออนเคลื่อนที่ระหว่างอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่ได้ เกาเปรียบเทียบวิธีการนี้กับการให้น้ำเกลือทางเส้นเลือดแก่ผู้ป่วย “หากเราสามารถฉีดยาเพื่อช่วยให้ผู้ป่วยฟื้นตัวได้ ทำไมเราจึงไม่สามารถให้ ‘ยาอายุวัฒนะ’ เดียวกันนี้กับแบตเตอรี่ที่หมดลงได้”
ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าสารประกอบดังกล่าวสามารถยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (LFP) ซึ่งมักใช้ในยานพาหนะไฟฟ้าได้อย่างมีนัยสำคัญ แบตเตอรี่ LFP ทั่วไปสามารถชาร์จและปล่อยประจุได้ประมาณ 2,000 ครั้งก่อนที่จะถือว่า “หมดอายุการใช้งาน”
อย่างไรก็ตาม การเติมสารละลายอิเล็กโทรไลต์ลงไปเมื่อแบตเตอรี่ใกล้จะถึงเกณฑ์ดังกล่าว ทำให้ทีมงานสามารถคืนความจุของแบตเตอรี่ได้เกือบหมด ทำให้แบตเตอรี่ทำงานได้เกือบเหมือนใหม่ เมื่อสิ้นสุดการทดลอง แบตเตอรี่จะมีความจุถึง 96% หลังจากชาร์จและปล่อยประจุไปเกือบ 12,000 รอบ
การทดสอบเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าวิธีนี้ยังสามารถใช้กับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน NMC (นิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์) ได้อีกด้วย
ปัจจุบันมหาวิทยาลัยฟู่ตั้นกำลังทำงานร่วมกับเจ้อเจียง หย่งไท ผู้ผลิตวัสดุแบตเตอรี่ในประเทศจีน เพื่อนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ เกามองเห็นภาพความร่วมมือที่นำไปสู่ระบบ “สถานีเพิ่มกำลังแบตเตอรี่” ที่เจ้าของรถยนต์ไฟฟ้าสามารถนำแบตเตอรี่เก่ามาซ่อมแซมได้
เฉิงกวง หลิว ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยซีอานเจียวทงในเมืองลิเวอร์พูล กล่าวว่าแนวคิดนี้ “ดูมีแนวโน้มดี” แต่เขาตั้งข้อสังเกตว่าวิธีการใหม่นี้ยังต้องเผชิญกับความท้าทายบางประการ เช่น การรับรองความเข้ากันได้กับสารเคมีในแบตเตอรี่ที่แตกต่างกัน และที่สำคัญกว่านั้นคือ การทดสอบความปลอดภัยของแบตเตอรี่ที่ฟื้นคืนชีพ
นอกจากนี้ แหล่งพลังงานของรถยนต์ไฟฟ้าไม่ได้มีแค่แบตเตอรี่เพียงก้อนเดียว แต่เป็นระบบที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่หลายร้อยหรือหลายพันก้อน ร่วมกับระบบควบคุมความร้อนและส่วนประกอบที่ซับซ้อนอื่นๆ “ตอนนี้ เรากำลังทดสอบแบตเตอรี่เพียงก้อนเดียว ดังนั้น เราต้องหาวิธีนำไปใช้กับชุดแบตเตอรี่ทั้งหมด” เกา กล่าว
วิธีการของเกาเป็นหนึ่งในแนวทางที่ใกล้เคียงที่สุดในการ “รีไซเคิลแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าโดยตรง” ในประเทศจีน ตามที่ฮันส์ เอริก เมลิน กรรมการผู้จัดการของบริษัทที่ปรึกษา Circular Energy Storage ซึ่งตั้งอยู่ในลอนดอนกล่าว
เมลินกล่าวว่าแนวทางดังกล่าวอาจมีศักยภาพเชิงพาณิชย์ได้ แม้ว่าตลาดอาจไม่ใหญ่โตนัก เนื่องจากแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้ามีอายุการใช้งานนานถึง 15 ปี นอกจากนี้ เขายังชี้ให้เห็นด้วยว่าชุดแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้าจะต้องได้รับการออกแบบใหม่เพื่อให้สามารถฉีดอิเล็กโทรไลต์ได้
“คำถามก็คือว่าผลประโยชน์นั้นเพียงพอหรือไม่ที่จะพิสูจน์การเปลี่ยนแปลงการออกแบบ ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวมของแบตเตอรี่” เขากล่าว
(เวียดนาม+)
ที่มา: https://www.vietnamplus.vn/tri-tue-nhan-tao-tim-ra-tien-duoc-co-kha-nang-hoi-sinh-pin-da-can-kiet-post1043216.vnp
การแสดงความคิดเห็น (0)