การกัดลูกบอลให้ประโยชน์แรงดันสูงแก่วัสดุแบตเตอรี่

0


แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ถูกกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าสามารถผลิตได้โดยการควบคุมแรงดันสูงที่ถูกมองข้ามก่อนหน้านี้ซึ่งสร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิต

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม ได้ค้นพบแล้ว การกัดลูกบอลเป็นประจำสามารถทำให้เกิดแรงดันสูงต่อวัสดุแบตเตอรี่ได้ในเวลาเพียงไม่กี่นาที ทำให้เกิดตัวแปรเพิ่มเติมที่สำคัญในกระบวนการสังเคราะห์วัสดุแบตเตอรี่

งานวิจัย (ส่วนหนึ่งของโครงการ CATMAT ที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก Faraday Institution) นำโดย Dr. Laura Driscoll, Dr. Elizabeth Driscoll และศาสตราจารย์ Peter Slater จากมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม ได้รับการตีพิมพ์ใน RSC พลังงาน วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม.

การใช้เครื่องกัดลูกบอลเป็นพื้นที่ที่มีการเติบโตอย่างมากในพื้นที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพื่อผลิตวัสดุรุ่นต่อไป กระบวนการนี้ง่ายและประกอบด้วยการบดสารประกอบผงด้วยลูกบอลขนาดเล็กที่ผสมและทำให้อนุภาคมีขนาดเล็กลง ทำให้เกิดวัสดุอิเล็กโทรดที่มีความจุสูงและนำไปสู่แบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น

การศึกษาก่อนหน้านี้ทำให้ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าการสังเคราะห์วัสดุเหล่านี้มีสาเหตุมาจากการให้ความร้อนเฉพาะจุดที่เกิดขึ้นในกระบวนการกัด แต่ตอนนี้นักวิจัยได้พบว่าผลกระทบแบบไดนามิกจากลูกบอลกัดที่ชนกับวัสดุแบตเตอรี่ทำให้เกิดแรงกดดันที่มีบทบาทสำคัญในการทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง

Peter Slater ศาสตราจารย์ด้านเคมีวัสดุและผู้อำนวยการร่วมของศูนย์กักเก็บพลังงานเบอร์มิงแฮมแห่งมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมกล่าวว่า “การค้นพบนี้เกือบจะเป็นอุบัติเหตุ เราใช้ลูกบอลลิเธียมโมลิบเดตที่บดเป็นระบบต้นแบบในการสำรวจออกซิเจนรีดอกซ์ในแบตเตอรี่ และสังเกตเห็นว่ามีการเปลี่ยนเฟสไปเป็นโพลีมอร์ฟสปิเนลแรงดันสูง ซึ่งเป็นโครงสร้างผลึกเฉพาะที่สร้างขึ้นก่อนหน้านี้ภายใต้สภาวะแรงดันสูงเท่านั้น เครื่องทำความร้อนเฉพาะที่เพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายการเปลี่ยนแปลงนี้ได้ เพื่อทดสอบทฤษฎีนี้ จากนั้นเราจึงบดวัสดุแบตเตอรี่อื่นอีกสามชนิดด้วยลูกบอล และการค้นพบของเราจากการทดลองการกัดเหล่านี้ได้เสริมข้อสรุปของเราว่าการให้ความร้อนเฉพาะที่ไม่ใช่เหตุผลเดียวที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้”

นักวิจัยยังพบว่าการใช้ความร้อนจะทำให้สารประกอบบางชนิดกลับสู่สถานะก่อนสี ซึ่งแสดงว่าตัวแปรเพิ่มเติมกำลังมีบทบาทในการสังเคราะห์ดั้งเดิม: ความดันเป็นกุญแจสำคัญ

ตัวอย่างเช่น การผลิต Spinel Polymorph แรงดันสูงของ Li2MoO4 ก่อนหน้านี้ทำได้ในห้องที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูงภายใต้ความกดดันมากกว่า 10,000 เท่าของความดันบรรยากาศโลก อย่างไรก็ตาม การวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่าการกัดลูกบอลเพียงไม่กี่นาทีก็สามารถให้ผลเช่นเดียวกันได้

ผู้เขียนร่วม ดร. Elizabeth Driscoll กล่าวว่า “การค้นพบนี้ให้โอกาสในการพัฒนากระบวนการที่ถูกกว่าและประหยัดพลังงานมากขึ้นสำหรับผู้ผลิตแบตเตอรี่ และยังสำรวจช่องทางสำหรับวัสดุใหม่ๆ เราพบผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกัน เช่น เมื่อเราบดลูกบอลในระยะหินเกลือที่ไม่เป็นระเบียบ ซึ่งอาจเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับผลกระทบของการกัดลูกบอลต่อวัสดุแบตเตอรี่นั้นน่าตื่นเต้นอย่างไม่น่าเชื่อสำหรับนักวิจัยในสาขานี้ แต่ยังรวมถึงอนาคตของการพัฒนาแบตเตอรี่ด้วย เนื่องจากเราสามารถแสดงให้เห็นว่าจากการกัดลูกบอลห้านาทีเราสามารถบรรลุการเปลี่ยนแปลงที่โดยปกติแล้ว ต้องใช้อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานสูงและเชี่ยวชาญ ขณะที่เราก้าวไปสู่อนาคตด้านไฟฟ้าที่เพิ่มมากขึ้นเพื่อจำกัดมลภาวะและบรรลุเป้าหมายสุทธิเป็นศูนย์ จำเป็นอย่างยิ่งที่เราจะขยายความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ต่อไป เพื่อให้เราสามารถสร้างแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ การค้นพบของเราเปิดประตูสู่โลกแห่งความเป็นไปได้และการค้นพบใหม่ๆ และหวังว่าจะมีส่วนร่วมในอนาคตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับเราทุกคน”

– ข่าวประชาสัมพันธ์นี้เผยแพร่ครั้งแรกบนเว็บไซต์ของมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม



Source link

Leave a Reply

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