เทคโนโลยีแบตเตอรี่

การค้นพบนี้ได้รับการรายงานในวารสารAdvanced Scienceเมื่อวันที่ 19 พฤษภาคม 2023 ด้วยการใช้รถยนต์ไฟฟ้าและระบบจัดเก็บพลังงานในระดับกริดที่เพิ่มขึ้น ความจำเป็นในการสำรวจทางเลือกอื่นๆ แทนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (LIB) จึงมีมากขึ้นอย่างไม่เคยมีมาก่อน สิ่งทดแทนอย่างหนึ่งคือแบตเตอรี่โลหะ Ca แคลเซียมเป็นองค์ประกอบที่มีอยู่มากเป็นอันดับที่ 5 ในเปลือกโลก แคลเซียมหาได้ทั่วไปและมีราคาไม่แพง และมีศักยภาพในความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า LIB คุณสมบัติของมันยังช่วยเร่งการขนส่งไอออนและการแพร่กระจายในอิเล็กโทรไลต์และวัสดุแคโทด ทำให้ได้เปรียบเหนือทางเลือก LIB อื่นๆ เช่น แมกนีเซียมและสังกะสี แต่อุปสรรคมากมายยังคงเป็นอุปสรรคในเชิงพาณิชย์ของแบตเตอรี่โลหะ Ca การขาดอิเล็กโทรไลต์ที่มีประสิทธิภาพและการไม่มีวัสดุแคโทดที่มีความสามารถในการกักเก็บ Ca 2+ เพียงพอ ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นอุปสรรคสำคัญ ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2564 สมาชิกบางคนของกลุ่มวิจัยปัจจุบันได้เสนอแนวทางแก้ไขปัญหาเดิม เมื่อพวกเขาตระหนักถึงอิเล็กโทรไลต์แคลเซียม (Ca) ใหม่ที่ปราศจากฟลูออรีนซึ่งมีพื้นฐานมาจากคลัสเตอร์ไฮโดรเจน อิเล็กโทรไลต์แสดงให้เห็นประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าที่ดีขึ้นอย่างชัดเจน เช่น การนำไฟฟ้าสูงและความเสถียรทางเคมีไฟฟ้าสูง "สำหรับการวิจัยในปัจจุบันของเรา เราได้ทดสอบการทำงานระยะยาวของ แบตเตอรี่ โลหะ Ca ด้วยแคโทดคอมโพสิตของอนุภาคนาโน/คาร์บอนของคอปเปอร์ซัลไฟด์ (CuS) และอิเล็กโทรไลต์ที่อิงกับไฮไดรด์" คาซูอากิ คิสุ ผู้ช่วยศาสตราจารย์แห่งสถาบันวัสดุแห่งมหาวิทยาลัยโทโฮคุกล่าว การวิจัย (IMR). ยังเป็นแร่ธาตุธรรมชาติอีกด้วย CuS มีคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าที่ดี โครงสร้างเป็นชั้นทำให้สามารถกักเก็บไอออนบวกได้หลากหลาย รวมถึงลิเธียม โซเดียม และแมกนีเซียม มีความจุทางทฤษฎีขนาดใหญ่ที่ 560 mAh g-1 ซึ่งสูงกว่าวัสดุแคโทดปัจจุบันสองถึงสามเท่าสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ด้วยอนุภาคนาโนและการประกอบเข้ากับวัสดุคาร์บอน Kisu และเพื่อนร่วมงานของเขาสามารถสร้างแคโทดที่สามารถกักเก็บแคลเซียมไอออนจำนวนมากได้ เมื่อใช้งานกับอิเล็กโทรไลต์ประเภทไฮไดรด์ จะผลิตแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพการหมุนเวียนที่เสถียรสูง แบตเตอรี่ต้นแบบรักษาความจุไว้ 92% มากกว่า 500 รอบตามความจุของรอบที่ 10 กลุ่มมั่นใจว่าความก้าวหน้าของพวกเขาจะช่วยให้การวิจัยก้าวหน้าเกี่ยวกับวัสดุแคโทดสำหรับแบตเตอรี่ที่ใช้ Ca "การศึกษาของเรายืนยันความเป็นไปได้ของแอโนดโลหะ Ca สำหรับการทำงานระยะยาว และเราหวังว่าผลลัพธ์ที่ได้จะช่วยเร่งการพัฒนาแบตเตอรี่โลหะ Ca" Kisu กล่าว