นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฮันยางในกรุงโซลได้พัฒนาวิธีการใหม่ในการเพิ่มประสิทธิภาพและความทนทานของแบตเตอรี่ที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และยานพาหนะต่างๆ เทคนิคของพวกเขาประกอบด้วยการล้างและเคลือบแคโทดของแบตเตอรี่ด้วยวิธีพิเศษ
แบตเตอรี่จำเป็นต่อการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์และเครื่องจักรสมัยใหม่มากมาย ตั้งแต่สมาร์ทโฟนและแล็ปท็อป ไปจนถึงรถยนต์ไฟฟ้าและหุ่นยนต์ อย่างไรก็ตาม หนึ่งในความท้าทายหลักที่นักพัฒนาแบตเตอรี่ต้องเผชิญคือการเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานและความทนทานของเซลล์แบตเตอรี่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซลล์ที่ใช้วัสดุนิกเกิลสูง (Ni) เป็นแคโทด
แคโทดนิกเกิลสูงมีข้อดีหลายประการ เช่น ความจุสูงและต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม พวกมันก็มีข้อเสียเปรียบที่สำคัญเช่นกัน นั่นคือมีแนวโน้มที่จะย่อยสลายอย่างรวดเร็วเนื่องจากมีปฏิกิริยาสูงต่อการมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม สิ่งนี้นำไปสู่การก่อตัวของสารประกอบลิเธียมที่ไม่ต้องการบนพื้นผิวของแคโทด และปฏิกิริยาข้างเคียงที่เป็นอันตรายกับอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นของเหลวที่ลำเลียงประจุไฟฟ้าภายในแบตเตอรี่
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวิธีแก้ปัญหาที่เรียบง่ายแต่มีประสิทธิภาพ: การล้างแคโทดด้วยน้ำที่มีไอออนโคบอลต์ (Co) ที่ละลายอยู่ กระบวนการนี้จะกำจัดลิเธียมส่วนเกินออกจากพื้นผิวแคโทด และสร้างชั้นโคบอลต์ที่บางและสม่ำเสมอซึ่งทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกัน ชั้นนี้จะป้องกันการสัมผัสโดยตรงของแคโทดกับอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งช่วยลดโอกาสที่จะเกิดการย่อยสลายเพิ่มเติม
นักวิทยาศาสตร์ยังเพิ่มการเคลือบฟลูออไรด์ให้กับแคโทดที่ล้าง ซึ่งช่วยเพิ่มความเสถียรและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ การเคลือบฟลูออไรด์ช่วยป้องกันเกลือของอิเล็กโทรไลต์ไม่ให้พังและเกิดฟองก๊าซ ซึ่งอาจทำให้แบตเตอรี่บวมและระเบิดได้
นักวิจัยได้ทดสอบเทคนิคการล้างและการเคลือบกับแคโทดนิกเกิลสูงหลายตัว ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานได้อย่างมาก แคโทดที่ได้รับการบำบัดจะคงความจุได้มากกว่า 90% ของความจุเดิมหลังจากผ่านไป 500 รอบ เทียบกับน้อยกว่า 80% สำหรับแคโทดที่ไม่ผ่านการบำบัด นอกจากนี้ยังแสดงความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นและการเกิดก๊าซน้อยกว่าแคโทดทั่วไป
นักวิทยาศาสตร์หวังว่าเทคนิคของพวกเขาจะปูทางไปสู่การพัฒนาแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้มากขึ้นสำหรับการใช้งานต่างๆ โดยเฉพาะสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่ พวกเขายังคาดหวังว่าผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นแรงบันดาลใจให้นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ค้นหาวิธีใหม่ๆ ในการปรับปรุงเสถียรภาพและความทนทานของแคโทดที่อุดมด้วยนิกเกิล
อ่าน: