แนวทางหนึ่งที่มีแนวโน้มคือการใช้อิเล็กโทรดโลหะแทนกราไฟต์แบบเดิมโดยมีแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จที่สูงกว่าในแคโทด อย่างไรก็ตามความพยายามเหล่านี้ถูกขัดขวางโดยปฏิกิริยาทางเคมีที่ไม่ต้องการหลายอย่างที่เกิดขึ้นกับอิเล็กโทรไลต์ที่แยกขั้วไฟฟ้า ตอนนี้ทีมนักวิจัยของ MIT และที่อื่น ๆ ได้ค้นพบอิเล็กโทรไลต์ใหม่ที่สามารถเอาชนะปัญหาเหล่านี้ได้และสามารถช่วยเพิ่มกำลังต่อน้ำหนักของแบตเตอรี่รุ่นต่อไปได้อย่างมีนัยสำคัญโดยไม่ต้องสละอายุการใช้งาน

การวิจัยได้รับการรายงานในวารสารNature Energyในกระดาษโดยศาสตราจารย์ของ MIT Ju Li, Yang Shao-Horn และ Jeremiah Johnson, postdoc Weijiang Xue และอีก 19 คนที่ MIT ห้องปฏิบัติการระดับชาติสองแห่งและที่อื่น ๆ นักวิจัยกล่าวว่าการค้นพบนี้สามารถทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นไปได้ซึ่งตอนนี้สามารถเก็บได้ประมาณ 260 วัตต์ต่อชั่วโมงต่อกิโลกรัมเพื่อเก็บได้ประมาณ 420 วัตต์ต่อชั่วโมงต่อกิโลกรัม นั่นจะแปลเป็นช่วงที่ยาวขึ้นสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและการเปลี่ยนแปลงที่ยาวนานขึ้นในอุปกรณ์พกพา

วัตถุดิบพื้นฐานสำหรับอิเล็กโทรไลต์นี้มีราคาไม่แพง (แม้ว่าหนึ่งในสารประกอบระดับกลางยังคงมีราคาแพงเนื่องจากมีการใช้งานที่ จำกัด ) และขั้นตอนในการทำให้เป็นเรื่องง่าย ดังนั้นความก้าวหน้านี้สามารถดำเนินการได้ค่อนข้างเร็วนักวิจัยกล่าว

ตัวอิเล็กโทรไลต์เองไม่ใช่เรื่องใหม่จอห์นสันศาสตราจารย์ด้านเคมีอธิบาย ได้รับการพัฒนาเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาโดยสมาชิกบางคนของทีมวิจัยนี้ แต่เป็นแอปพลิเคชันอื่น เป็นส่วนหนึ่งของความพยายามในการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมแอร์ซึ่งถือเป็นทางออกระยะยาวที่ดีที่สุดสำหรับการเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ให้สูงสุด แต่มีอุปสรรคมากมายที่ยังต้องเผชิญกับการพัฒนาแบตเตอรี่ดังกล่าวและเทคโนโลยีดังกล่าวอาจยังคงอยู่ห่างออกไปหลายปี ในระหว่างนี้การใช้อิเล็กโทรไลต์นั้นกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนด้วยอิเล็กโทรดโลหะกลายเป็นสิ่งที่สามารถทำได้เร็วกว่ามาก

การประยุกต์ใช้วัสดุอิเล็กโทรดแบบใหม่นี้พบว่า "ค่อนข้างบังเอิญ" หลังจากที่ Shao-Horn จอห์นสันและคนอื่น ๆ ได้รับการพัฒนาขึ้นเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาโดยร่วมมือกันในการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม - อากาศ

"ยังไม่มีอะไรที่สามารถใช้แบตเตอรี่ลิเธียมแอร์แบบชาร์จไฟได้" จอห์นสันกล่าว อย่างไรก็ตาม "เราได้ออกแบบโมเลกุลอินทรีย์เหล่านี้โดยหวังว่าจะให้ความเสถียรเมื่อเทียบกับอิเล็กโทรไลต์เหลวที่ใช้อยู่" พวกเขาพัฒนาสูตรที่ใช้ซัลโฟนาไมด์ที่แตกต่างกันสามสูตรซึ่งพบว่าค่อนข้างทนต่อการเกิดออกซิเดชั่นและผลกระทบจากการย่อยสลายอื่น ๆ จากนั้นทำงานร่วมกับกลุ่มของ Li postdoc Xue จึงตัดสินใจลองใช้วัสดุนี้ที่มีแคโทดมาตรฐานมากกว่าแทน

ประเภทของอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ที่พวกเขาใช้กับอิเล็กโทรไลต์นี้ซึ่งเป็นนิกเกิลออกไซด์ที่มีโคบอลต์และแมงกานีสบางส่วน "เป็นปัจจัยสำคัญของอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน" Li ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์และวิศวกรรมและวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมกล่าว .

เนื่องจากวัสดุอิเล็กโทรดขยายตัวและหดตัวแบบไม่เป็นไอโซทรอปิกส์เมื่อถูกชาร์จและคายประจุจึงอาจทำให้เกิดการแตกร้าวและประสิทธิภาพการทำงานแตกเมื่อใช้กับอิเล็กโทรไลต์ทั่วไป แต่ในการทดลองร่วมกับ Brookhaven National Laboratory นักวิจัยพบว่าการใช้อิเล็กโทรไลต์ใหม่ช่วยลดการย่อยสลายของการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียดได้อย่างมาก

บาคาร่า สมัครบาคาร่า