ปรับสูตรเคมีใหม่ช่วยยืดอายุแบตเตอรี่ Lithium-ion ให้ใช้งานได้นานขึ้น

เรื่องแบตเตอรี่เสื่อมเร็วเป็นปัญหาที่วงการพลังงานพยายามแก้กันมาตลอด ล่าสุดมีงานวิจัยที่น่าสนใจเกี่ยวกับแบตเตอรี่ Lithium-ion ซึ่งโดยปกติแล้วแบตเตอรี่ชนิดนี้จะมีชั้นป้องกันที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติบริเวณขั้วลบ (Anode) ช่วยรักษาเสถียรภาพและยืดอายุการใช้งานได้ แต่โจทย์ยากอยู่ที่ฝั่งขั้วบวก (Cathode) เพราะสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าบริเวณนั้นมีความวุ่นวายและทำปฏิกิริยาสูงมาก ทำให้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) มักจะเสื่อมสภาพไปก่อนที่จะก่อตัวเป็นเกราะป้องกันที่สมบูรณ์ได้

เพื่อแก้ปัญหานี้ Chunsheng Wang จาก University of Maryland และทีมวิจัยได้ค้นพบวิธีทางเคมีที่เรียบง่ายแต่ได้ผล โดยนำหลักการพื้นฐานจากเคมีอินทรีย์มาประยุกต์ใช้เพื่อควบคุมปฏิกิริยาของ Electrolyte ทำให้มันยอมรับอิเล็กตรอนได้ดีขึ้น และเปลี่ยนกระบวนการเสื่อมสภาพให้กลายเป็นการสร้างชั้นฟิล์มป้องกันที่แข็งแรงและเสถียรบน Cathode แทน ซึ่ง Xiyue Zhang หนึ่งในทีมวิจัยระบุว่า วิธีนี้ช่วยให้สามารถควบคุมการสร้างชั้นป้องกันได้แม่นยำถึงระดับโมเลกุล

ที่น่าสนใจคือเทคนิคนี้มีความยืดหยุ่นสูง เราสามารถปรับจูนสูตรเคมีได้ตามวัตถุประสงค์การใช้งาน ถ้าต้องการแบตเตอรี่ที่ทนทานใช้งานได้ยาวนานก็สร้างชั้นป้องกันที่หนาแน่น หรือถ้าต้องการเน้นประสิทธิภาพการจ่ายไฟที่รวดเร็ว ก็สามารถปรับให้ชั้นป้องกันบางลงเพื่อให้ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าเกิดขึ้นได้ไวขึ้น เรียกว่าสามารถเลือกปรับสมดุลระหว่างความอึดกับความแรงได้ตามใจชอบ

ทางด้าน Michel Armand ผู้เชี่ยวชาญจาก CIC energiGUNE ในสเปน มองว่านี่คือก้าวสำคัญที่จะทำให้แบตเตอรี่มีรอบการใช้งาน (Cycle Life) ที่ยาวนานขึ้น และเนื่องจากกระบวนการนี้ใช้พื้นฐานทางเคมีที่มีอยู่แล้ว การนำไปผลิตจริงในระดับอุตสาหกรรมจึงน่าจะทำได้ง่ายและปลอดภัย โดย Chunsheng Wang ทิ้งท้ายว่านี่เป็นการปรับแต่งแบตเตอรี่ที่มีอยู่เดิมเพียงเล็กน้อยเท่านั้น หลังจากผ่านการทดสอบความปลอดภัยระยะยาวแล้ว เทคโนโลยีนี้ก็น่าจะถึงมือผู้บริโภคได้จริง ถือเป็นข่าวดีที่อาจทำให้เราไม่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่กันบ่อย ๆ ในอนาคต