2022-02-18
แบตเตอรี่ลิธีียมแบบแข็งแรงได้กลายเป็นความเจริญรุ่งเรืองใหม่ ในวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุ เพราะแบตเตอรี่ลิธีียมไอออนแบบดั้งเดิมเช่น รถไฟฟ้ารางวัลรถไฟฟ้าจําเป็นต้องตอบสนองเงื่อนไข เช่น ความหนาแน่นของพลังงานสูง การชาร์จเร็วและอายุจักรยานยนต์ยาวแบตเตอรี่แบบแข็งใช้ไฟฟ้าเหลวแบบแข็งแทนไฟฟ้าเหลวในแบตเตอรี่แบบดั้งเดิม, ซึ่งไม่เพียงแค่ตอบสนองกับมาตรฐานข้างต้น แต่ยังมีความปลอดภัยและสะดวกต่อเทียบ
อย่างไรก็ตาม, ไอน้ําไฟฟ้าแข็งยังมีปัญหาที่ยากที่จะเอาชนะ.และที่มาไม่ชัดเจนนอกจากนี้เมื่อพื้นผิวของอิเล็กทรอนด์ถูกเผชิญกับอากาศ ความต้านทานจะเพิ่มขึ้น และความจุและผลงานของแบตเตอรี่จะลดลงไม่มีใครสามารถลดมันลงเป็น 10Ωcm2รางวัลถึงค่าความต้านทานเมื่อไม่ถูกเผชิญกับอากาศ
ในงานวิจัยที่เพิ่งตีพิมพ์ใน ACS Applied Materials and Interface ทีมวิจัยที่นําโดยศาสตราจารย์ Taro Hitosugi จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น และ Shigeru Kobayashiนักศึกษาปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีโตเกียว, ได้แก้ไขปัญหาในที่สุด
ก่อนอื่นทีมงานได้เตรียมแบตเตอรี่แผ่นบางประกอบด้วย แอนอดลิธีียม คาโทดกรดลิธีียมโคบัลต และ 3PO4 ของสารไฟฟ้าแข็งไนโตรเจน, ไอน้ําออกซิเจน, คาร์บอนไดออกไซด์, ไฮโดรเจน, และปูน้ํา 30 นาที ก่อนจะเสร็จการผลิตแบตเตอรี่
พวกเขาประหลาดใจ เมื่อพบว่า แบตเตอรี่ที่เผชิญกับก๊าซส่วนใหญ่ ไม่ทําให้การทํางานของแบตเตอรี่ลดลง เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ที่ไม่ได้เผชิญกับก๊าซเพียงระเหยน้ํา เพิ่มค่าความต้านทานของแบตเตอรี่อย่างรวดเร็วมากกว่า 10 เท่าของค่าความต้านทานที่ไม่ได้ถูกเปิดเผย
ทีมงานจึงดําเนินการกระบวนการที่รู้จักกันในนาม "การผสมผสาน (Annealing) " โดยที่แบตเตอรี่ตัวอย่างถูกรักษาด้วยความร้อน°C. ที่น่าประหลาดใจก็คือ กระบวนการนี้ทําให้ความต้านทานลดลงเหลือ 103Ωcm2 เทียบกับความต้านทานของแบตเตอรี่ที่ไม่ได้ถูกเผยแพร่
โดยการทําการจําลองและการวัดด้วยตัวเลข ทีมงานพบว่าการลดลงนี้เป็นผลจากการถอนโปรตอนจากโครงสร้าง LiO 2 ในระหว่างการผสมนักวิทยาศาสตร์บอกว่า: "การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าโปรตอนในโครงสร้างกรดลิเดียม-โคบัลต มีบทบาทสําคัญในการลดความต้านทานเราหวังว่าการชี้แจงของกระบวนการไมโครสโกปิกเหล่านี้จะช่วยให้ขยายศักยภาพการใช้งานของแบตเตอรี่ที่แข็งแรงทั้งหมด.