การปฏิวัติแบตเตอรี่กำลังจะมา แต่ไม่ใช่สิ่งที่คุณคิด

ในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา เราได้เห็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่ใช้ในเครื่องจักรและอุปกรณ์ในตลาดมวลชน ในกลุ่มรถยนต์ Volkswagen และ Nissan ต่างวางเดิมพันแบตเตอรี่โซลิดสเตต ในขณะที่ผู้ผลิตสมาร์ทโฟนได้รับความจุแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นอย่างมากด้วยวัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์ในโทรศัพท์ เช่น OnePlus 13 ยังมีนวัตกรรมอีกอย่างหนึ่ง นั่นแสดงให้เห็นถึงคำมั่นสัญญาอันยิ่งใหญ่ สิ่งหนึ่งที่ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นมาพร้อมกับการมีอายุยืนยาวและความหนาแน่นของพลังงานที่สำคัญเกินไป

โฆษณา

ความก้าวหน้าที่เป็นปัญหานั้นเชื่อมโยงกับแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ ในงานวิจัยใหม่ที่ตีพิมพ์ใน วิทยาศาสตร์ขั้นสูง วารสารนักวิจัยจากเกาหลีได้อธิบายถึงการพัฒนาต้นแบบแบตเตอรี่ความจุสูงในพื้นที่ขนาดใหญ่ที่ให้พลังงานความหนาแน่นสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึงแปดเท่า แต่นั่นไม่ใช่ส่วนที่มีแนวโน้มมากที่สุดด้วยซ้ำ นักวิจัยจากสถาบันวิจัยเทคโนโลยีไฟฟ้าแห่งเกาหลี (KERI) และสภาวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ ได้สร้างระบบพิเศษที่ควบคุมการละลายและการแพร่กระจายของลิเธียมโพลีซัลไฟด์

อย่างหลังถือเป็นอุปสรรคสำคัญในการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ในเชิงพาณิชย์จนถึงขณะนี้ ลิเธียมโพลีซัลไฟด์ถูกผลิตขึ้นมาเพื่อเป็นสารเคมีตัวกลางในระหว่างกระบวนการปล่อยประจุ ซึ่งนำไปสู่การย่อยสลายเมื่อเวลาผ่านไป เพื่อต่อสู้กับปัญหานี้ ทีมงานได้พัฒนาวัสดุที่เรียกว่า CNT แบบผนังเดี่ยวเพื่อทำให้แคโทดเสถียรและลดการสูญเสียกำมะถัน ต่อมานักวิจัยสามารถสร้างต้นแบบแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ชนิดกระเป๋าที่มีแบตเตอรี่ขนาด 1,000mAh ซึ่งมีขนาดเกือบหนึ่งในห้าของแบตเตอรี่สมาร์ทโฟนทั่วไป แต่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่ามาก

โฆษณา

ทีมงานที่อยู่เบื้องหลังการวิจัยล่าสุดค่อนข้างมั่นใจว่าพวกเขาได้เอาชนะอุปสรรคทางเทคนิคที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์แล้ว “เราได้วางกรอบการทำงานพื้นฐานที่สามารถนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมจริงของอุตสาหกรรม ซึ่งถือเป็นความสำเร็จครั้งสำคัญที่เปิดศักยภาพเชิงพาณิชย์ในทางปฏิบัติของแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์รุ่นต่อไป” ดร. Park Jun-woo จาก KERI กล่าว ยกมา เป็นคำพูด

โฆษณา

ในรายงานการวิจัยแยกต่างหากที่ตีพิมพ์ใน ธรรมชาติ เพียงหนึ่งวันก่อนหน้านี้ ทีมงานระหว่างประเทศได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ที่สามารถทำได้ เก็บไว้ 80% ของความสามารถในการชาร์จ แม้ว่าจะชาร์จไปแล้ว 25,000 รอบก็ตาม ตามทฤษฎีแล้ว หากแบตเตอรี่ดังกล่าวติดตั้งอยู่ในสมาร์ทโฟนทั่วไปซึ่งมีการชาร์จวันละครั้ง คุณจะไม่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่เลยเป็นเวลาเกือบ 68 ปี

ในการเปรียบเทียบ ความสามารถในการกักเก็บประจุของ iPhone จะลดลงเหลือ 80% หลังจากผ่านไป 500 รอบ ซึ่งหมายความว่าหากคุณชาร์จ iPhone วันละครั้ง จะต้องเปลี่ยนเครื่องใหม่ภายในเวลาประมาณ 1.5 ปี แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพหลังจากผ่านไป 1,000 รอบ ดังนั้นเราจึงมองว่าจะเพิ่มขึ้นอย่างมากถึง 25 เท่า

แบตเตอรี่ที่พัฒนาโดยนักวิจัยชาวจีนใช้วัสดุคล้ายแก้วซึ่งประกอบด้วยลิเธียม ฟอสฟอรัส และไอโอดีน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แบตเตอรี่ไม่เพียงแต่สร้างแบบอย่างใหม่สำหรับความเสถียรทางเคมีไฟฟ้า — หรือพูดง่ายๆ ก็คืออายุการใช้งานที่ยืนยาว — แต่ยังชาร์จอย่างรวดเร็วแม้เมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูง ประโยชน์ที่โดดเด่นอีกประการหนึ่งคือกำมะถันมีอยู่อย่างอุดมสมบูรณ์ในธรรมชาติ ลิเธียมนั้นหายากกว่า โดยมาพร้อมกับสัมภาระอันตรายจากไฟไหม้ และการขุดของลิเธียมนั้นเชื่อมโยงกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างลึกซึ้ง นอกเหนือจากข้อกังวลด้านจริยธรรม

โฆษณา

การพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ครั้งล่าสุดค่อนข้างน่าประทับใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่าทีมงานที่อยู่เบื้องหลังพวกเขากำลังจับตามองเชิงพาณิชย์หลังจากประสบความสำเร็จในการสร้างต้นแบบ ส่วนที่ดีที่สุดก็คือเทคโนโลยีโดยธรรมชาติเปิดประตูสู่การใช้งานในหลาย ๆ ด้าน ซึ่งสามารถเปลี่ยนวิธีที่เราโต้ตอบกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และยานพาหนะไฟฟ้าโดยพื้นฐาน

โฆษณา

“แตกต่างจากแบตเตอรี่รูปแบบแข็งทั่วไป เทคโนโลยีของเรานำเสนอความหนาแน่นพลังงานสูงและพกพาสะดวก เนื่องจากมีลักษณะที่ยืดหยุ่นและตั้งได้อิสระ ทำให้สามารถบูรณาการเข้ากับรูปทรงและขนาดที่หลากหลายสำหรับการใช้งานในวงกว้างผ่านภาคส่วนต่างๆ รวมถึงอุปกรณ์อัจฉริยะเคลื่อนที่ อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่สวมใส่ได้ สิ่งทออัจฉริยะ และยานพาหนะไฟฟ้าในการล่องเรือระยะไกล” บทความวิจัยที่ตีพิมพ์โดยผู้เชี่ยวชาญของ KERI ตั้งข้อสังเกต

มาดูตัวอย่างอุปกรณ์สวมใส่กัน สมาร์ทวอทช์โดยเฉลี่ย เช่น นาฬิกาจาก Apple จะต้องชาร์จเป็นรายวัน อย่างไรก็ตาม หากแบตเตอรี่ของพวกเขาเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยีลิเธียม-ซัลเฟอร์ตามที่อธิบายไว้ในรายงานการวิจัยข้างต้น คุณจะต้องชาร์จแบตเตอรี่สัปดาห์ละครั้งเท่านั้น นอกจากนี้ แบตเตอรี่เหล่านี้ยังช่วยให้คุณใช้งานได้นานนับทศวรรษโดยไม่ต้องกังวลกับปัญหาการเก็บประจุหรือประสิทธิภาพการทำงาน

โฆษณา

ความก้าวหน้าเช่นนี้จะไม่เพียงแต่ช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและลดภาระขยะอิเล็กทรอนิกส์ แต่ยังหมายความว่าคุณจะได้รับความคุ้มค่าจากการลงทุนมากขึ้นอีกด้วย มันเป็นเพียงเรื่องของเวลาก่อนที่แบรนด์ต่างๆ จะหันความสนใจไปที่การพัฒนาเหล่านี้ และก้าวไปข้างหน้าด้วยการผลิตแบตเตอรี่ที่ขับเคลื่อนด้วยกำมะถันจำนวนมาก