อะไรทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าจางหายไปในวัสดุแคโทด NMC ที่มี Lithium? Leave a comment

อะไรทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าจางหายไปในวัสดุแคโทด NMC ที่มี Lithium?

นักวิจัยนำทีม University of California San Diego ได้ตีพิมพ์ผลงานในวารสาร Nature Energy ซึ่งอธิบายถึงสิ่งที่ทำให้เกิด “แรงดันไฟฟ้าจางหายไป” ซึ่งเป็นผลมาจากการลดระดับแรงเสียดทานของวัสดุแคโทดที่เรียกว่า NMC (นิกเกิลแมกนีเซียมโคบอลต์) ออกไซด์

วัสดุแคโทดเหล่านี้ได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมาเนื่องจากเป็นส่วนประกอบที่มีแนวโน้มดีสำหรับแบตเตอรี่ที่ชาร์จไฟได้ดีขึ้นสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า (เช่น: สามารถประหยัดแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าที่มีแนวโน้มมากที่สุดในโลกได้หรือไม่ในบทความ Quartz เดือนกรกฎาคม 2014 โดย Steve LeVine)

หลังจากแบตเตอรี่ผ่านชุดของการชาร์จประจุวงจรแรงดันไฟฟ้าจางหายไปและปริมาณพลังงานที่สามารถเก็บไว้ได้และปล่อยมือภายหลังการใช้งานจะจางหายไป งานวิจัยชิ้นใหม่อธิบายถึงสาเหตุที่เกิดขึ้นในวัสดุแคโทด NMC ที่อุดมด้วยลิเทียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิจัยได้ระบุถึงข้อบกพร่องหรือความคลาดเคลื่อนในระดับนาโนในวัสดุแคโทด NMC ที่มี Lithium เนื่องจากแบตเตอรี่มีประจุไฟฟ้าอยู่ในช่วงของแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 4.7 โวลต์

Andrej Singer นักเขียนนำผู้ดำเนินการวิจัยในฐานะนักวิจัยดุษฎีบัณฑิตมหาวิทยาลัย UC San Diego กล่าวว่า “ความว้าวุ่นเป็นชั้นอะตอมพิเศษที่ไม่พอดีกับโครงสร้างคริสตัลเป็นระยะ ๆ “การค้นพบความว้าวุ่นใจเหล่านี้เป็นเรื่องที่น่าแปลกใจมาก: ถ้ามีอะไรเราคาดว่าชั้นอะตอมพิเศษจะเกิดขึ้นในทิศทางที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง” นายซิงเกอร์ผู้ซึ่งอยู่ในคณะของมหาวิทยาลัยคอร์เนลกล่าว ทีมวิจัยได้สรุปว่าการทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของนิวคลีโอไทด์ในรูปแบบของการเลื่อนตำแหน่งแบบนี้ทำให้เกิดแรงเสียดทานแรงดันไฟฟ้า

รู้ว่าจุดเริ่มต้นของแรงดันไฟฟ้าจางหายทีมงานแสดงให้เห็นว่าความร้อนในการกำจัดวัสดุขั้วลบสามารถขจัดข้อบกพร่องส่วนใหญ่และเรียกคืนแรงดันไฟฟ้าเดิมได้ พวกเขาได้ใส่คาโทดที่ได้รับความร้อนเข้าไปในแบตเตอรี่ใหม่และทดสอบด้วยแรงดันไฟฟ้าที่มากถึง 4.7 โวลต์แสดงให้เห็นว่าแรงดันไฟฟ้าหายไปได้รับการย้อนกลับ

ในขณะที่วิธีการรักษาความร้อนในการย้อนกลับข้อบกพร่องเป็นแรงงานที่เข้มข้นและไม่น่าจะมีการปรับขนาดวิธีการทางฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์เพื่อกำหนดลักษณะและการจัดการกับข้อบกพร่องของนาโนจะเป็นแนวทางในการหาแนวทางใหม่ในการแก้ปัญหาแรงดันไฟฟ้าจางหาย

“กระดาษของเราส่วนใหญ่เกี่ยวกับการปลดล็อกความลี้ลับของความคลาดเคลื่อนที่ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าจางหายไปใน NMCs ที่มี Lithium ที่อุดมไปด้วยเราไม่ได้มีโซลูชันที่สามารถปรับขนาดได้เพื่อแก้ปัญหาการจางหายของแรงดันไฟฟ้าใน NMCs ที่มี Lithium แต่เรากำลังดำเนินการอยู่” UC San Diego nanoinineering ศาสตราจารย์เชอร์ลี่เม้งกล่าวว่า เธอและ UC San Diego ฟิสิกส์ศาสตราจารย์ Oleg Shpyrko เป็นผู้เขียนอาวุโสในกระดาษพลังงานธรรมชาติใหม่

“หนึ่งในปัญหาที่ร้ายแรงที่สุดสำหรับวัสดุแคโทด NMC ที่มีลิเธียมเป็นแรงดันไฟฟ้าจางหายไป” นาย Minghao Zhang ผู้เขียนรายงานกล่าวว่า โปรแกรมที่ UC San Diego Jacobs School of Engineering ซึ่งตอนนี้เขาเป็นนักวิจัยดุษฏีบัณฑิต

แรงดันไฟฟ้าลดลงจะลดความหนาแน่นพลังงานของแบตเตอรี่ซึ่งจะ จำกัด การใช้งานในทางปฏิบัติของวัสดุเหล่านี้แม้จะมีความหนาแน่นของพลังงานสูงในรอบการชาร์จไฟเริ่มต้น

“งานของเราเป็นครั้งแรกอย่างชัดเจนแสดงให้เห็นว่าการสร้างข้อบกพร่องและการสะสมข้อบกพร่องในโครงสร้างของวัสดุอัลตราโซนิคที่มี Lithium เป็นจุดเริ่มต้นของแรงดันไฟฟ้าจางลง” Zhang กล่าว “จากคำอธิบายนี้เราได้ออกแบบระบบการรักษาความร้อนแล้วแสดงให้เห็นว่าการบำบัดด้วยความร้อนช่วยขจัดข้อบกพร่องในโครงสร้างจำนวนมากและเรียกคืนแรงดันไฟฟ้าขาออกของแบตเตอรี่”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *