Semi Solid State Battery คืออะไร ดีอย่างไร ได้รู้กัน

โลกแห่งยานยนต์มีการปรับเปลี่ยนไปตามกาลเวลา เริ่มตั้งแต่ยุคที่ใช้คนเข็น สัตว์ลากจูง ต่อยอดพัฒนาจนมีเครื่องยนต์เป็นตัวขับเคลื่อน แน่นอนว่าสิ่งต่างๆ ได้ถูกพัฒนาอยู่ตลอด ทั้งเรื่องของกำลัง ที่ได้จากเครื่องสันดาป รูปทรงที่ต้องการเอาชนะแรงต้านของอากาศ หรือแม้แต่พลังงานที่ใช้ในการขับเคลื่อน ที่เริ่มตั้งแต่ น้ำ มาถึง น้ำมัน และพลังงานล่าสุดกับคือ พลังงานไฟฟ้า

Lithium Ion (Li-ion)ไม่เพียงแค่รถยนต์ อุปกรณ์เครื่องใช้หลายชนิดต่างก็ใช้แบตเตอรี่ชนิดนี้

และแน่นอนว่าต้นกำเนิดพลังงานไฟฟ้านั้นก็มีหลายรูปแบบ ซึ่งหนึ่งในนั้น คือ แบตเตอรี่ (Battery) ต้องบอกว่าสิ่งนี้ มีมาตั้งแต่ยุคโบราณแล้ว และได้ถูกพัฒนาขึ้นเป็นลำดับ จนสามารถเรียกได้ว่าเป็นสิ่งสำคัญของการขับเคลื่อนรถยนต์รุ่นใหม่ตั้งแต่ Hybrid มาถึง Plug In Hybrid จนถึง EV ซึ่งล้วนแต่ต้องใช้แบตเตอรี่ทั้งสิ้น และก็เช่นเคยที่เทคโนโลยีต้องมีการพัฒนา ซึ่งแบตเตอรี่เองก็มีการพัฒนาก้าวไป จนปัจจุบันนี้วงการรถยนต์ได้มี Lithium Ion (Li-ion) ซึ่งไม่เพียงแค่รถยนต์ อุปกรณ์เครื่องใช้หลายชนิด ต่างก็ใช้แบตเตอรี่ชนิดนี้ ทว่าในปัจจุบันที่เครื่องใช้ หรือแม้แต่รถยนต์ต่างมีเทคโนโลยีสูงขึ้น มีการใช้งานพลังงานมากขึ้น ซึ่งก็แน่นอนว่าความต้องการในเรื่องของระยะเวลาการใช้งานต้องมากขึ้นเป็นเงาตามตัว ทำให้ข้อจำกัดของแบตเตอรี่เองกลับมีมาสร้างปัญหาให้กับผู้ผลิต เพราะหากต้องการความจุที่มากขึ้น นั่นหมายความว่า ขนาดของที่เก็บจะต้องใหญ่ตาม ซึ่งสิ่งนี้…ยังไม่สามารถตอบโจทย์ได้

Semi Solid State Battery เล็กกว่า ทนกว่า ความจุมากกว่า

         แต่…วิวัฒนาการที่ไม่หยุดยั้งนั้น ก่อให้เกิดสิ่งใหม่ๆ ตลอดเวลา และเพื่อเป็นการลดข้อจำกัดที่ว่า นั่นได้มีเทคโนโลยีของวงการแบตเตอรี่ชนิดใหม่เกิดขึ้น นั่นคือ Semi Solid State Battery แล้วแบตเตอรี่ชนิดนี้ มีข้อดีอย่างไร ? ก่อนอื่นต้องมาดูกันที่เรื่องของรูปแบบการทำงานของแบตเตอรี่ชนิดนี้ว่าทำงานอย่างไร ต้องบอกว่ารูปแบบส่วนประกอบ และการทำงานของ Semi Solid State Battery นั้น ไม่ต่างจาก Lithium Ion คือ ตัวแบตเตอรี่จะมีขั้วบวก (+) เรียกว่า Cathode , ขั้วลบ (-) เรียกว่า Anode และ Electrolyte (ของเหลว) ซึ่งสามารถเรียกได้ว่าเป็นส่วนประกอบสำคัญของแบตเตอรี่

ในการทำงานแบบเข้าใจง่ายๆ คือ แบตเตอรี่จะทำหน้าที่ จ่ายไฟ (Discharge) และรับไฟจากการชาร์จกลับ (Charge) โดยในการจ่ายไฟ ขั้วลบซึ่งมี ปะจุไอออน (Li-) จะเคลื่อนตัวไปยังขั้วบวก ผ่านการทำปฎิกิริยาจาก Electrolyte ทำให้เกิดกระแสไฟ ในทางกลับกัน การชาร์จกลับ จะใช้กระแสไฟส่งผ่านกับมาที่ขั้วบวก ปะจุไอออน (Li+) ก็จะเคลื่อนตัวไปที่ขั้วลบ ทำให้เกิดกระแสไฟ แต่ไฟไม่มีการจ่ายออกแต่ถูกเก็บอยู่ในแบตเตอรี่แทน และนี่คือ ปัญหา การจะสร้างแบตเตอรี่ให้มีขนาดเล็ก แต่สามารถเก็บไฟได้มากกว่านั้น…เป็นไปได้ยาก เพราะส่วนประกอบสำคัญของแบตเตอรี่นั้น ต้องประกอบด้วย 3 สิ่ง อย่างที่บอกไปตอนต้น พูดให้เข้าใจง่ายขึ้นคือ หากต้องการให้มีปริมาณไฟมากขึ้น ในขณะพื้นที่เท่าเดิม จะต้องแทรกส่วนประกอบทัั้ง 3 อย่างนี้เพิ่มเข้าไป แต่นั้นไม่สามารถทำได้ เพราะจะทำให้เกิดการลัดวงจรอันเกิดจาก Dendrites (Zinc Battery) หรือที่เรียกว่าเส้นใยปฎิกิริยา เส้นใยที่ว่านี้จะเกิดขึ้นต่อเมื่อมีการไหลของปะจุไอออน โดยเส้นใยจะเชื่อมต่อขั้วบวกและขั้วลบเข้าด้วยกัน ทำให้เกิดการลัดวงจร และเพื่อไม่ให้เกิดลัดวงจรจาก Dendrites ต้องให้ 3 สิ่งสำคัญนี้ อยู่ไกลกันออกไป ซึ่งก็จะกลับมาสู่ปัญหาหลัก คือ พื้นที่อันจำกัดนั่นเอง

Dendrites (Zinc Battery) หรือที่เรียกว่าเส้นใยปฎิกิริยา

         วนกลับมาที่เรื่องของ Semi Solid State Battery ว่าจะช่วยแก้ปัญหานี้ได้อย่างไร หลักการก็คือ เปลี่ยนจาก Electrolyte (ของเหลว) มาเป็น Solid State (ของแข็ง) และของแข็งที่ถูกนำมาพัฒนานั่นคือ Glass (แก้ว) ข้อดีของวัสดุชนิดนี้ คือ ไม่ทำให้เกิด Dendrites และเมื่อไม่เกิดเส้นใยแล้ว ก็สามารถทำให้ขั้วบวกและลบเข้ามาอยู่ใกล้กันได้มากขึ้น สามารถเพิ่มจำนวนเซลล์ได้มากขึ้น ส่งผลให้แบตเตอรี่มีปริมาณไฟมากขึ้นโดยใช้พื้นที่เท่าเดิม

และไม่เพียงเท่านี้ การพัฒนา Semi Solid State Battery ยังได้ต่อยอดเพิ่มไปอีก โดยการปรับเปลี่ยนองค์ประกอบสำคัญอย่างขั้วบวก ซึ่งเดิมเป็นแร่ธาตุ Lithium ที่มีราคาแพงและหาได้ยาก มาเป็น Sodium ซึ่งมีราคาถูกกว่า หาได้ง่ายกว่า โดย Sodium ที่ว่านี้ ได้มาจากน้ำทะเลนั่นเอง ไม่เพียงแค่นั้น การเปลี่ยนมาใช้ Solid State แทน Electrolyte ยังช่วยเรื่องลดความร้อนที่เป็นต้นเหตุของแบตเตอรี่บวม เนื่องจากอุณหภูมิสูงเกินไป ซึ่งเราพบเห็นได้บ่อยครั้งในแบตเตอรี่ของสมาร์ทโฟน

อนาคต EV Car จะไปได้ไกลขึ้น

         ด้วยข้อดีที่ว่ามานี้ จะทำให้ไม่อีกกี่ปีต่อจากนี้ เราจะมีแบตเตอรี่ราคาถูกลง ปริมาณไฟมากกว่า ทนมากขึ้นให้ได้ใช้งานกัน แถมชาร์จจำนวนรอบในการชาร์จก็เพิ่มมากขึ้น อายุการใช้งานก็ยาวนานตามขึ้นไป ส่งผลโดยรวมในเรื่องของต้นทุนการผลิต แน่นอนว่าอนาคตเกี่ยวกับ EV Car น่าจะสดใสมากขึ้นแน่นอน เพราะชาร์จครั้งเดียวไปได้ไกลกว่าเดิมหลายเท่า รวมถึงเครื่องมืออุปกรณ์ที่จะใช้งานได้ยาวนานขึ้นเช่นกัน

เครดิต www.boxzaracing.com