ให้ความรู้เกี่ยวกับแบตเตอรี่โทรศัพท์

แบตเตอรี่ลิเธียมมีอยู่ทั่วไปทั้งในเรือ รถยนต์ คอมพิวเตอร์แล็ปท็อป และโทรศัพท์มือถือ แต่ความจุเริ่มลดลงทันทีที่มีการใช้งาน บางทีวันหนึ่ง เราจะสามารถใช้แบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำถึง -50 องศาเซลเซียส ซึ่งตรงข้ามกับขีดจำกัดเพียง -10 องศาที่เรามีอยู่ในปัจจุบัน แต่นั่นน่าจะเป็นอีกไม่กี่ปีข้างหน้า วิธีการทำงานของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ลิเธียมประกอบด้วยขั้วไฟฟ้า 2 ขั้ว ซึ่งเป็นวัสดุนำไฟฟ้า 2 ชิ้นที่มีประจุไฟฟ้าตรงข้ามกัน ขั้วลบเรียกว่าขั้วบวก แอโนดในแบตเตอรี่ลิเธียมทำจากกราไฟต์ ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของคาร์บอนบริสุทธิ์ ระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสองคืออิเล็กโทรไลต์ ในกรณีนี้คือเกลือลิเธียมที่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ ซึ่งมีลิเธียมไอออนอยู่ระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสอง นักวิจัยของ NTNU กำลังดำเนินการปรับปรุงแบตเตอรี่โดยการเปลี่ยนองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์นี้ เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ครั้งแรก ฟิล์มบางๆ ที่เรียกว่า SEI (อิเล็กโทรไลต์ระหว่างเฟสที่เป็นของแข็ง) จะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของขั้วบวกคาร์บอน ฟิล์มนี้มีโครงสร้างทางเคมีที่ซับซ้อนซึ่งมีทั้งสารประกอบลิเธียมอินทรีย์และอนินทรีย์ "ภาพยนตร์เรื่องนี้เป็นส่วนสำคัญของแบตเตอรี่" ศาสตราจารย์ Ann Mari Svensson จากภาควิชาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุแห่งมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมแห่งนอร์เวย์ (NTNU) กล่าว ฟิล์มกันรอยคือกุญแจสำคัญ ฟิล์ม SEI ก่อตัวขึ้นในครั้งแรกที่ชาร์จ แบตเตอรี่ จากปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กโทรไลต์กับขั้วบวก การเคลือบป้องกันนี้เป็นกุญแจสำคัญในการกำหนดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ เสถียรภาพทางความร้อน และความจุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอัตราที่สูง ลิเธียมที่ถูกผูกไว้ในฟิล์มไม่เข้าร่วมในการชาร์จอิเล็กโทรดซึ่งส่งผลให้ความจุลดลง Ahmet Oguz Tezel ผู้สมัครระดับปริญญาเอกจาก Department of Materials กล่าวว่า "เมื่อประกอบแบตเตอรี่แล้ว เราไม่สามารถเพิ่มลิเธียมเข้าไปในเซลล์ได้อีก ดังนั้นการจำกัดการสูญเสียลิเธียมที่มีอยู่ในเซลล์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนาน" วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์. หากคุณไม่สามารถเพิ่มลิเธียมลงในสารละลายได้ คุณต้องรักษาลิเธียมที่มีอยู่แล้วให้ดียิ่งขึ้น Tezel เพิ่งได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิตเกี่ยวกับการก่อตัวของฟิล์ม SEI และวิธีการนี้ได้รับอิทธิพลจากองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ การปรับปรุง งานของ Tezel มุ่งเน้นไปที่การปรับเปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์เพื่อให้ได้ความจุของแบตเตอรี่และอายุการใช้งานที่สูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิต่ำ นอกจากนี้ เขายังมีผลงานที่น่ายินดีในการพัฒนาวิธีการเตรียมการรักษาที่ป้องกันการสูญเสียลิเธียมมากเกินไปในการก่อตัวของฟิล์ม SEI ซึ่งช่วยให้ลิเธียมในสารละลายอิเล็กโทรไลต์มีส่วนร่วมในการชาร์จอิเล็กโทรดได้มากขึ้น โดยหลักการแล้ว อิเล็กโทรไลต์ล้ำสมัยที่ประกอบด้วยเอทิลีนคาร์บอเนต (EC) ไม่สามารถทำงานได้เมื่ออุณหภูมิประมาณ -10 องศาเซลเซียส เนื่องจากอุณหภูมิหลอมเหลวสูงของ EC ในทางกลับกัน แบตเตอรี่ที่มีสารประกอบอินทรีย์โพรพิลีนคาร์บอเนต (PC) สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิต่ำถึง -50 องศาเซลเซียส "เราคิดว่าเราพบวิธีแทนที่ EC สำหรับพีซีแล้ว อย่างไรก็ตาม เรายังไม่ได้ยืนยันในเรื่องนี้" Tezel กล่าวถึงการใช้พีซีในแบตเตอรี่ "แต่การวิจัยของเราชี้ให้เห็นว่ามันสามารถรับรู้ได้อย่างไร" หัวหน้างานของ Tezel คือศาสตราจารย์ Ann Mari Svensson และศาสตราจารย์ Svein Sunde ที่ภาควิชาวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์เช่นกัน Tezel ยังทำงานให้กับ Graphene Batteries AS ในออสโลอีกด้วย