แบตเตอรี่ที่มี "อิเล็กโทรดผลึกเดี่ยว" สามารถจ่ายพลังงานให้กับรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ได้เป็นระยะทางหลายล้านไมล์ ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่จะมีอายุการใช้งานได้นานกว่าส่วนอื่นๆ ของรถยนต์ การวิจัยใหม่แสดงให้เห็น
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีอิเล็กโทรดประเภทใหม่นี้ได้รับการชาร์จและคายประจุอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหกปี โดยสามารถรักษาความจุได้เกือบ 80% ของความจุเดิม แบตเตอรี่ดังกล่าวใช้งานได้นานกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนปกติถึงแปดเท่า ซึ่งเทียบเท่ากับรถยนต์ไฟฟ้าที่ขับเป็นระยะทาง 5 ล้านไมล์ (8 ล้านกิโลเมตร) นักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 15 พ.ย. ในโครงการ วารสารสมาคมเคมีไฟฟ้า-
แบตเตอรี่ทั้งหมดจะค่อยๆ เสื่อมสภาพและสูญเสียความสามารถในการกักเก็บพลังงานบางส่วนเมื่อเวลาผ่านไป ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่โทรศัพท์ของคุณจะเก็บประจุได้น้อยกว่าหลังจากผ่านไป 2-3 ปี เมื่อเทียบกับวันที่คุณซื้อ เช่นเดียวกับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า เมื่อความจุลดลง ระยะทางที่รถสามารถเดินทางได้ด้วยการชาร์จครั้งเดียวก็เช่นกัน
ที่เกี่ยวข้อง:
“จุดสนใจหลักของการวิจัยของเราคือการทำความเข้าใจว่าความเสียหายและความเหนื่อยล้าภายในแบตเตอรี่ดำเนินไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป และเราจะป้องกันได้อย่างไร” ผู้เขียนร่วมการศึกษา โทบี้ บอนด์นักเคมีจาก Canadian Light Source กล่าวในคำแถลง-
ในการศึกษานี้ ซึ่งได้รับทุนจากผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าอย่าง Tesla และรวมถึงนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Dalhousie ในโนวาสโกเชีย นักวิจัยได้เปรียบเทียบอิเล็กโทรดผลึกเดี่ยวที่มีอายุการใช้งานยาวนานกับอิเล็กโทรดโพลีคริสตัลไลน์ที่ใช้กันทั่วไปมากกว่า อิเล็กโทรดทั้งสองทำจากวัสดุที่คล้ายคลึงกัน แต่ในอิเล็กโทรดโพลีคริสตัลไลน์ วัสดุเหล่านั้นอยู่ในรูปแบบของอนุภาคขนาดเล็กจำนวนมากที่เกิดจากคริสตัลที่มีขนาดเล็กกว่าที่รวมตัวกัน ในอิเล็กโทรดแบบผลึกเดี่ยว ดังที่ชื่อบอกไว้ แต่ละอนุภาคทำจากคริสตัลเพียงอันเดียว ซึ่งทำให้พวกมันทนทานต่อความเครียดทางกลได้มากขึ้น
บอนด์และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้รังสีเอกซ์พลังงานสูงเพื่อตรวจดูภายในแบตเตอรี่โดยไม่ต้องแยกออกจากกัน ทีมงานพบว่าหลังจากการปั่นจักรยานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 2.5 ปี อิเล็กโทรดโพลีคริสตัลไลน์ก็เต็มไปด้วยรอยแตกเล็กๆ รอยแตกเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อลิเธียมไอออนในแบตเตอรี่บังคับให้อะตอมในอิเล็กโทรดแยกจากกัน และจำกัดปริมาณพลังงานที่แบตเตอรี่สามารถเก็บได้
ในทางตรงกันข้าม อิเล็กโทรดแบบผลึกเดี่ยวมีรอยแตกร้าวเล็กน้อย แม้ว่าจะชาร์จและคายประจุอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหกปีแล้วก็ตาม
แบตเตอรี่ EV ที่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
แบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรดผลึกเดี่ยวได้ผ่านการชาร์จและการคายประจุมากกว่า 20,000 รอบ และยังคงรักษาความจุเดิมไว้ได้ประมาณ 80% ของความจุเดิมในช่วงเวลานั้น รถยนต์ไฟฟ้าทั่วไปสามารถเดินทางได้ประมาณ 250 ไมล์ (400 กม.) ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง ดังนั้นแบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรดผลึกเดี่ยวจึงมีอายุการใช้งานเทียบเท่าการขับขี่ประมาณ 5 ล้านไมล์ เพื่อการเปรียบเทียบ แบตเตอรี่ EV ทั่วไปในปัจจุบันจำเป็นต้องเปลี่ยนหลังจากผ่านไปประมาณ 200,000 ไมล์ (322,000 กม.)
“เราต้องการให้ยานพาหนะเหล่านี้มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพราะยิ่งคุณขับมันนานเท่าไร ปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น” บอนด์กล่าวในแถลงการณ์
แบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรดผลึกเดี่ยวยังไม่ได้ถูกรวมเข้ากับยานพาหนะไฟฟ้า แม้ว่าจะมีจำหน่ายในท้องตลาดก็ตาม Tesla ได้จดสิทธิบัตรสูตรอิเล็กโทรดผลึกเดี่ยวที่คล้ายกัน โดยมีสมาชิกของทีม Dalhousie ที่ได้รับการเสนอชื่อเป็นผู้ประดิษฐ์ร่วม
ด้วยความก้าวหน้าเหล่านี้ทำให้แบตเตอรี่ใช้งานได้นานขึ้น แบตเตอรี่อาจมีอายุการใช้งานได้นานกว่าส่วนอื่นๆ ของรถยนต์ไฟฟ้าในวันหนึ่ง เมื่อสิ่งนั้นเกิดขึ้น แบตเตอรี่อาจพบชีวิตที่สองในระบบกักเก็บพลังงานระดับกริด นักวิจัยเขียน แบตเตอรี่สามารถกักเก็บพลังงานหมุนเวียนแต่เข้าถึงได้เป็นระยะๆ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม
“ผมคิดว่าการทำงานแบบนี้จะช่วยตอกย้ำความน่าเชื่อถือของ [แบตเตอรี่ใหม่] และควรช่วยบริษัทที่ผลิตและใช้แบตเตอรี่เหล่านี้ในการวางแผนในระยะยาว” บอนด์กล่าว
