นักวิจัยได้พัฒนาวิธีใหม่ในการปรับปรุงประสิทธิภาพแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ศาสตราจารย์ Nobuyuki Zettsu จากศูนย์พลังงานและวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมในภาควิชาเคมีวัสดุของ Shinshu University ประเทศญี่ปุ่นและผู้อำนวยการศูนย์ศาสตราจารย์ Katsuya Teshima เป็นผู้นำการวิจัย

ผู้เขียนได้ตีพิมพ์ผลลัพธ์ของพวกเขาออนไลน์ในเดือนมกราคมปีนี้ในรายงานทางวิทยาศาสตร์

เนื่องจากลักษณะของอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของเหลวบางอย่างเช่นปริมาณการขนส่งลิเธียมต่ำปฏิกิริยาที่ซับซ้อนที่ส่วนติดต่อของของเหลวและของเหลวและความไม่มั่นคงทางความร้อนจึงไม่สามารถบรรลุพลังงานและไฟฟ้าได้ในเวลาเดียวกันในอุปกรณ์ไฟฟ้าเคมีใด ๆ ในปัจจุบัน " Nobuyuki Zettsu กล่าวในฐานะนักเขียนคนแรกของหนังสือพิมพ์

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ชาร์จและใช้พลังงานเช่นอุปกรณ์โทรศัพท์มือถือแล็ปท็อปเครื่องมือไฟฟ้าและแม้แต่แหล่งจ่ายไฟสำหรับตารางไฟฟ้า พวกเขามีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและเป็นที่รู้กันดีว่าเป็นเหตุให้เกิดไฟไหม้หรือแม้แต่การระเบิด เพื่อตอบสนองต่อปัญหาเกี่ยวกับอิเล็กโทรไลต์เหลวนักวิทยาศาสตร์กำลังดำเนินการพัฒนาแบตเตอรี่ที่มีสถานะของแข็งทั้งหมดโดยไม่มีของเหลว

Zettsu กล่าวว่าแม้จะมีข้อดีที่คาดว่าจะได้รับจากแบตเตอรี่ของรัฐทั้งหมด แต่ต้องมีการปรับปรุงสมรรถนะของพลังงานและความหนาแน่นของพลังงานเพื่อให้สามารถประยุกต์ใช้เทคโนโลยีดังกล่าวกับรถยนต์ไฟฟ้าระยะยาวได้ "ความสามารถในอัตราที่ต่ำและความหนาแน่นของพลังงานต่ำของแบตเตอรี่แบบ solid-state ทั้งหมดเป็นส่วนหนึ่งเนื่องจากการขาดเทคโนโลยีการสร้างอินเตอร์เฟซที่เป็นของแข็งที่เป็นของแข็งที่เป็นของแข็งที่มีความเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสูงเมื่อเปรียบเทียบกับระบบอิเลคโตรไลต์ของเหลว"

Zettsu และทีมงานของเขาได้สร้างคริสตัลอิเล็กโตรไลต์แบบแข็งชนิดขั้วโกเมนใน LiOH ที่หลอมละลายซึ่งใช้เป็นตัวทำละลาย (ฟลักซ์) บนพื้นผิวที่เชื่อมขั้วไฟฟ้าเข้าสู่สถานะที่เป็นของแข็งเมื่อโตขึ้น สารประกอบคริสตัลเฉพาะที่รู้จักกันในชื่อ cubically อนุญาตให้นักวิจัยสามารถควบคุมความหนาและพื้นที่เชื่อมต่อภายในชั้นซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวคั่นด้วยเซรามิค

"การสังเกตการณ์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนพบว่าพื้นผิวปกคลุมไปด้วยคริสตัล polyhedral ที่ละเอียดรอบคอบคริสตัลแต่ละตัวเชื่อมต่อกับคนใกล้เคียง" Zettsu กล่าว

Zettsu ยังกล่าวอีกว่าชั้นคริสตัลที่เพิ่งเติบโตขึ้นนี้อาจเป็นตัวคั่นด้วยเซรามิคที่ดีเมื่อวางซ้อนอิเลคโตรไลท์บนชั้นอิเลคโทรด

Zettsu กล่าวว่า "เราเชื่อว่าแนวทางของเราที่มีความทนทานต่อปฏิกิริยาด้านข้างในส่วนเชื่อมต่ออาจนำไปสู่การผลิตตัวคั่นด้วยเซรามิคที่เหมาะสมกับการเชื่อมต่อที่บางและหนาแน่น" Zettsu กล่าวว่าเครื่องเซรามิคที่ใช้ในการทดลองนี้มีความหนาเกินกว่าที่จะใช้ ในแบตเตอรี่ที่เป็นของแข็ง "อย่างไรก็ตามตราบเท่าที่ชั้นอิเลคโทรดสามารถทำเป็นแผ่นบาง ๆ ได้ 100 ไมครอนชั้นวางซ้อนจะทำงานเป็นแบตเตอรี่ที่เป็นของแข็ง"

หนึ่งร้อยไมครอนเป็นเรื่องเกี่ยวกับความกว้างของเส้นผมมนุษย์และน้อยกว่าความหนาสองเท่าของชั้นอิเล็กโทรดมาตรฐานในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบัน

Zettsu กล่าวว่าแบตเตอรี่ที่ใช้เป็นของแข็งจะเป็นผู้สมัครที่มีศักยภาพสำหรับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลพลังงาน Zettsu กล่าวว่าการทำงานร่วมกันระหว่างนักวิจัยกับ บริษัท เอกชนกำลังดำเนินการอยู่แล้วโดยมีเป้าหมายสูงสุดในการแสดงตัวอย่างแบตเตอรี่ที่เป็นของแข็งทั้งหมดในกีฬาโอลิมปิก 2020 ใน โตเกียว.

Zettsu และนักวิจัยคนอื่น ๆ วางแผนจะสร้างเซลล์ต้นแบบสำหรับใช้ในยานพาหนะไฟฟ้าและอุปกรณ์สวมใส่ได้ภายในปี 2565

นักวิจัยจากสถาบันวิจัยวัสดุแห่งมหาวิทยาลัย Tohoku สถาบันวิจัยวัสดุพื้นผิวของสถาบันเทคโนโลยีนาโกย่าและสถาบันแห่งชาติด้านวัสดุศาสตร์

แหล่งที่มา: Science Daily