แบตเตอรี่ที่มีน้ำตาล คลอรีน และคาร์บอน เราจะเก็บพลังงานไว้ที่ไหนและอย่างไรในอนาคต

โทรศัพท์ รถยนต์ไฟฟ้า สถานีอวกาศ — อุปกรณ์ทั้งหมดเหล่านี้ต้องการคุณภาพสูง ทรงพลัง และ

เพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์กําลังสร้างแบตเตอรี่ที่ผิดปกติ เช่น โลหะอัลคาไล น้ําตาล หรือคาร์บอน

แบตเตอรี่แห่งอนาคตจะทำงานอย่างไร?

ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติที่นําโดย Darren Hahn และด้วยข้อมูลจากวิศวกรของ LG ได้พัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตประสิทธิภาพสูงพร้อมขั้วบวกซิลิกอนบริสุทธิ์ได้รับการขนานนามว่าเป็นแบตเตอรี่แห่งอนาคตเพราะมีคุณสมบัติเหนือกว่าแอนะล็อกทั้งหมด

เพื่อสร้างแบตเตอรี่ดังกล่าว ผู้เขียนรวมสองวิธีในการผลิตแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า ดังนั้นแบตเตอรี่จึงมีอิเล็กโทรไลต์แบบโซลิดสเตตและซิลิกอนแอโนด แบตเตอรีที่ได้ผ่านการทดสอบโดยทีมนานาชาติและได้รับการยืนยันว่าปลอดภัย

นอกจากนี้ยังสามารถใช้ไม่เพียง แต่ในรถยนต์ไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้ในโครงข่ายไฟฟ้าได้อีกด้วย

เหตุใดนักวิทยาศาสตร์จึงพัฒนาแบตเตอรี่ชนิดใหม่อย่างต่อเนื่อง มีอะไรผิดปกติกับสิ่งที่เราใช้ในวันนี้?

บ่อยครั้งที่เราใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งสามารถพบได้ทุกที่: ในโทรศัพท์แล็ปท็อปกล้องแบตเตอรี่ดังกล่าวอยู่ไกลจากอุดมคติ: สามารถเก็บพลังงานได้เป็นเวลานานและในปริมาณมาก แต่เสื่อมสภาพเร็วและยังต้องการอุณหภูมิระหว่างการใช้งานและไม่สามารถทนต่อได้หลังส่งผลกระทบต่อการทํางานเช่นในรถยนต์ไฟฟ้า

ปัญหาอยู่ที่โครงสร้างผลึกแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะเปลี่ยนไปตามรอบการชาร์จและการคายประจุแต่ละครั้ง ซึ่งหมายความว่าการจัดเรียงของอะตอมซึ่งในขั้นต้นให้ประสิทธิภาพที่ต้องการจะแตกต่างกัน

การกัดกร่อนยังเกิดขึ้นในแบตเตอรี่อิเล็กโทรดแต่ละอันเชื่อมต่อกับตัวสะสมกระแส โดยปกติแล้วจะเป็นโลหะ เช่น ทองแดงสำหรับแอโนด และอะลูมิเนียมสำหรับแคโทด หากองค์ประกอบเชื่อมต่อนี้เริ่มเสื่อมสภาพและยุบลงพื้นผิวของตัวสะสมกระแสก็จะเสียรูปเช่นกัน ดังนั้นหากโลหะสึกกร่อนก็จะไม่สามารถเคลื่อนที่อิเล็กตรอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ปัญหาอีกประการหนึ่งของแบตเตอรี่สมัยใหม่คือวัสดุที่ใช้ทําส่วนใหญ่ใช้โคบอลต์ – 60% ของอุปทานโคบอลต์ของโลกไปจากคองโกดังนั้นการพึ่งพาตลาดจึงสูงมากและเนื่องจากปัญหาเกี่ยวกับการนําเข้าจึงสามารถทําได้การผลิตทั่วโลกประสบปัญหา

หากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำงานได้ไม่ดี แบตเตอรี่ซิลิกอนแอโนดล่าสุดจะเปลี่ยนหรือไม่

ใช่ แต่มันไม่ง่ายอย่างนั้นเทคโนโลยีใดมีข้อเสีย ปัจจุบันมีการใช้แบตเตอรี่ซิลิกอนแอโนดเช่นในเทสลา จากข้อมูลของ Elon Musk ซิลิคอนในแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าช่วยเพิ่มระยะการใช้งานได้ถึง 6% นอกจากนี้แบตเตอรี่ดังกล่าวมีความจุเฉพาะที่ค่อนข้างสูงกว่า - ประมาณ 3,600 mA * h / g

แต่ยังมีปัญหา: ตัวอย่างเช่นขั้วบวกประเภทนี้ไม่เสถียรดังนั้นจึงสามารถหากสัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์เหลวซิลิกอนจะเก็บพลังงานได้ไม่ดีในกรณีนี้มอเตอร์ไฟฟ้าจะสูญเสียพลังงานหากเปอร์เซ็นต์มีขนาดเล็กการเติบโตก็จะเป็นประสิทธิภาพยังคงน้อยที่สุด

แบตเตอรี่อื่นใดที่อาจปรากฏในอุปกรณ์ของเราในอนาคต

• แบตเตอรี่ลิเธียมคาร์บอน

วิศวกร Mahle ร่วมกับผู้ผลิตแบตเตอรี่ Allotrope Energy ได้สร้างสถาปัตยกรรมใหม่สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมคาร์บอนโดยใช้ตัวเก็บประจุแบบซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ แบตเตอรี่ใหม่ทำจากขั้วบวกความเร็วสูงรวมกับขั้วลบ ทั้งสองส่วนแยกจากกันด้วยอิเล็กโทรไลต์อินทรีย์ สามารถชาร์จ supercapacitors ได้อย่างรวดเร็วและเก็บพลังงานไว้ที่ความหนาแน่นสูง นักพัฒนาสามารถชาร์จจักรยานยนต์ไฟฟ้าได้ภายใน 90 วินาที

• แบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์พร้อมน้ำตาล

ผู้เขียนงานทางวิทยาศาสตร์อีกชิ้นหนึ่งได้สร้างลิเธียม-ซัลเฟอร์แบตเตอรีและน้ำตาลที่ใช้แล้วเพื่อให้มีความเสถียรมากขึ้น สารที่มีน้ำตาลเป็นส่วนประกอบหลักบางชนิดสามารถป้องกันการเสื่อมสภาพในตะกอนทางธรณีวิทยา และยังรักษาพันธะที่แข็งแกร่งระหว่างซัลไฟด์ เป็นผลให้แบตเตอรี่ที่มีน้ำตาลแสดงความจุประมาณ 700 mAh / g และมากกว่า 1,000 รอบ

• แบตเตอรี่คลอรีนโลหะอัลคาไล

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดพัฒนาแบตเตอรี่คลอรีนโลหะอัลคาไล: ขึ้นอยู่กับการแปลงทางเคมีย้อนกลับของโซเดียมคลอไรด์ (Na / Cl2) หรือลิเธียมคลอไรด์ (Li / Cl2) เป็นคลอรีน เซลล์ที่ได้แสดงความสามารถในการคายประจุค่อนข้างสูง - 2 800 mA * h / g ของแคโทด แต่หลังจากใช้งานรอบแรก ความจุลดลงครึ่งหนึ่ง อย่างไรก็ตามเรื่องนี้แบตเตอรี่ก็ทำงานได้ดี

แบตเตอรี่แห่งอนาคตจะทําจากวัสดุทั่วไปและรีไซเคิลได้ง่ายและจะเริ่มเก็บพลังงานที่มีความหนาแน่นสูงและแทบไม่มีการกัดกร่อนจนถึงตอนนี้ วิศวกรและนักฟิสิกส์ยังไม่สามารถสร้างสูตรที่สมบูรณ์แบบสําหรับแบตเตอรี่ได้ แต่ความจําเป็นในการจัดเก็บพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพยังคงดําเนินต่อไปเติบโตดังนั้นเราจะเห็นวิธีแก้ปัญหาที่ผิดปกติอีกมากมายในทิศทางนี้

อ่านเพิ่มเติม

ฮอว์คิงพูดถูก แต่บางครั้งก็ผิด ความคิดที่กล้าหาญที่สุดของนักวิทยาศาสตร์

ยาไข้หวัดใหญ่อาจช่วยไวรัสได้

ขีปนาวุธไฮเปอร์โซนิกของจีนโคจรรอบโลก เป็นไปได้อย่างไรและสิ่งที่รู้เกี่ยวกับเธอ