เทคโนโลยีแบตเตอรี่มาไกลตลอดหลายปีที่ผ่านมา แกดเจ็ตอย่าง โดรน และสมาร์ทโฟนจะใช้งานไม่ได้หากไม่มีเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่ทันสมัย
อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่จะดีกว่าเสมอ!
แบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตดูเหมือนจะเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญครั้งต่อไป และผลิตภัณฑ์ที่ใช้ก็อยู่ใกล้แค่เอื้อม ซึ่งหมายความว่าขณะนี้เป็นเวลาที่เหมาะสมที่สุดในการทำความคุ้นเคยกับสิ่งที่พวกเขาเป็นและเหตุใดจึงสำคัญ
“สถานะของแข็ง” หมายถึงอะไร
ไม่ว่าจะเป็นแบตเตอรี่รถยนต์กรดตะกั่ว อัลคาไลน์แบบใช้แล้วทิ้ง หรือ แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ ในโทรศัพท์ ล้วนใช้อิเล็กโทรไลต์เหลว อิเล็กโทรไลต์เป็นสารนำไฟฟ้าที่เชื่อมต่อขั้วภายในทั้งสองของแบตเตอรี่ อิเล็กตรอนไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์ ทำให้แบตเตอรี่สามารถสร้างประจุไฟฟ้าหรือคายประจุออกมาได้
แบตเตอรี่โซลิดสเตตใช้อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งแทนอิเล็กโทรไลต์เหลวแบบเดิม นั่นคือความแตกต่างพื้นฐานเพียงอย่างเดียวระหว่างเทคโนโลยีแบตเตอรี่ทั้งสอง ฟังดูง่ายพอสมควร แต่วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ได้พยายามอย่างหนักมาหลายทศวรรษแล้วในการสร้างวัสดุที่เป็นของแข็งที่สามารถทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ได้
สิ่งที่ยากเกี่ยวกับแบตเตอรี่โซลิดสเตตคืออะไร
วัสดุหลายชนิด เช่น เซรามิกส์และโลหะลิเธียม มีศักยภาพในการเป็นอิเล็กโทรไลต์สถานะของแข็ง ปัญหาคือวิธีการเซรามิกส่งผลให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ต่ำ โลหะลิเธียมมีแนวโน้มดี แต่มีข้อบกพร่องร้ายแรง เมื่อชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่แล้ว “เดนไดรต์” โลหะจะเติบโตผ่านอิเล็กโทรไลต์ แบตเตอรี่อาจลัดวงจรและกลายเป็นอันตรายได้
การค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่ใช้งานได้จริงและประหยัดสำหรับปัญหาเหล่านี้เป็นภารกิจของบริษัทและทีมวิจัยหลายแห่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ตอนนี้งานนั้นกำลังจะจ่ายออก
ทำไมต้องผ่านปัญหาทั้งหมดนี้? มาดูประโยชน์ที่แบตเตอรี่โซลิดสเตทมีมากกว่าแบตเตอรี่แบบเดิมกัน
ความปลอดภัย
แบตเตอรี่เก็บพลังงานได้มากและมีอันตรายเสมอที่พลังงานนี้จะถูกปล่อยออกมาในลักษณะที่ควบคุมไม่ได้ . เมื่อสิ่งนั้นเกิดขึ้น อาจหมายถึงไฟไหม้ การระเบิด และผลลัพธ์ที่ไม่ต้องการอื่นๆ แบตเตอรี่โซลิดสเตต หากปัญหาเดนไดรต์ได้รับการแก้ไข สัญญาว่าจะปลอดภัยและมีเสถียรภาพมากขึ้น ประการหนึ่ง พวกมันไม่ติดไฟ ดังนั้นไฟจากแบตเตอรี่จึงควรเป็นเรื่องของอดีต
สิ่งนี้ไม่ได้มีความสำคัญสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า เช่น รถยนต์และโดรนเท่านั้น แต่ยังสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนบุคคลเช่นสมาร์ทโฟนและแล็ปท็อป ผู้คนจำนวนมากได้รับบาดเจ็บทุกปีจากไฟไหม้แบตเตอรี่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของพวกเขา บ้านทั้งหลังถูกไฟไหม้!
ความเร็วในการชาร์จ
แบตเตอรี่ลิเธียมสมัยใหม่ ชาร์จด้วยความเร็วที่น่าประทับใจ แต่ก็ยังใช้เวลานานกว่าจะเติม ขึ้น มีการจำกัดพลังงานที่คุณสามารถเทลงในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิมได้ก่อนที่แบตเตอรี่จะหมด แบตเตอรี่โซลิดสเตตสัญญาว่าจะชาร์จเร็วกว่าแบตเตอรี่ที่เราใช้อยู่ถึงหกเท่า นั่นหมายถึงการชาร์จโทรศัพท์จากที่ว่างจนเต็มในห้านาทีหรือ ชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้ถึง 80% ใน 15
ความจุและขนาดพลังงาน
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบันมีความหนาแน่นของพลังงานสูงสุดสำหรับแบตเตอรี่ทุกประเภทที่จำหน่ายต่อสาธารณะ แต่ก็ยังมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำมันเบนซินหลายเท่า แม้ว่าแบตเตอรี่โซลิดสเตตจะไม่ทำให้แบตเตอรี่มีปริมาณเทียบเท่าก๊าซ แต่ก็ให้คำมั่นสัญญาว่าจะเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานต่อปริมาตรมากกว่าสองเท่า
กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากคุณเปลี่ยนแบตเตอรี่ในโทรศัพท์โดยใช้รุ่นโซลิดสเตต ในทางทฤษฎี แบตเตอรี่อาจทำงานได้นานขึ้นสองเท่าโดยไม่เพิ่มขนาด นี่เป็นจุดขายที่สำคัญอีกจุดหนึ่งสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าซึ่งไม่ได้รับความนิยมเท่าที่ควร เนื่องจากความกังวลเรื่องระยะ
อายุการใช้งานและความทนทาน
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบันส่วนใหญ่เริ่มทำงาน จะลดลงหลังจากรอบการชาร์จและคายประจุเต็มประมาณ 500 รอบ หลังจากนั้นก็กด แบตเตอรี่เริ่มหมดความจุ จนแทบจะเก็บประจุได้เลย ในสมาร์ทโฟนซึ่งขณะนี้มีแนวโน้มว่าจะมีแบตเตอรี่แบบปิดผนึก สิ่งนี้ทำให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์จำกัดอย่างเข้มงวด แบตเตอรี่โซลิดสเตตสัญญาว่าจะเพิ่มขีด จำกัด นั้นอย่างมาก มากถึงห้าเท่า
ดังนั้น เมื่อแบตเตอรี่โทรศัพท์ที่ใช้ประจำวันโดยทั่วไปอาจเริ่มลดลงหลังจากผ่านไปสองถึงสามปี แบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตจะยังคงอยู่ที่ความจุที่กำหนดสูงสุด สิบห้าปี ในรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งการเปลี่ยนแบตเตอรี่มีค่าใช้จ่ายสูง ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อต้นทุนการเป็นเจ้าของรถยนต์ประเภทนี้
จุดอ่อนของแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตต
หากทั้งหมดนี้ฟังดูดีเกินกว่าจะเป็นจริง ก็มีข้อแม้บางประการสำหรับเทคโนโลยีนี้ สิ่งเหล่านี้ยังคงต้องได้รับการแก้ไขก่อนที่จะนำเทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลิดสเตตมาใช้อย่างกว้างขวาง
คุณสามารถซื้อแบตเตอรี่โซลิดสเตตได้เมื่อใด
มีบางบริษัทเช่น พลังแข็ง และ QuantumScape ซึ่งอ้างว่าอยู่ในจุดยอดของการใช้งานแบตเตอรี่โซลิดสเตตเชิงพาณิชย์
โตโยต้าวางแผนที่จะขายรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตโดยเร็วที่สุด 2021 ทั้ง Solid Power และ QuantumScape ตั้งเป้าที่จะเปิดตัวแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ในปี 2022 และ 2024 ตามลำดับ ซึ่งหมายความว่าในอีกสองสามปีข้างหน้า เราอาจจะเริ่มการปฏิวัติแบตเตอรี่ได้
นั่นคือก่อนที่เราจะเข้าถึงความเป็นไปได้ที่มาจากการใช้กราฟีนด้วยซ้ำ วัสดุมหัศจรรย์นี้รับประกันว่าแบตเตอรี่จะดียิ่งขึ้น ไม่ว่าจะมีอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของเหลวหรือของแข็งอยู่ในตัวก็ตาม การนำกราฟีนมาเล่นบอลทำให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรคลาดเคลื่อนไปได้นานกว่าที่คาดไว้ แต่คุณสามารถซื้อ ไฮบริด กราฟีน พาวเวอร์แบงค์ ได้แล้วในตอนนี้ อนาคตอยู่ที่นี่จริงๆ