กลุ่มนักวิจัยในประเทศจีนเพิ่งประกาศวิธีการใหม่ที่สามารถ "ฟื้นคืนชีพ" แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่หมดอายุการใช้งานได้ ซึ่งจะเปิดโอกาสให้ลดปริมาณขยะอิเล็กทรอนิกส์จากยานยนต์ไฟฟ้าและลดความจำเป็นในการผลิตแบตเตอรี่ใหม่ได้อย่างมาก
“ผลงานชิ้นนี้ถือเป็นการปฏิวัติเพราะเสนอแนวคิดใหม่ในการนำแบตเตอรี่ที่หมดอายุการใช้งานแล้วกลับมาใช้ใหม่” ศาสตราจารย์ Jiangong Zhu จากมหาวิทยาลัย Tongji ในเซี่ยงไฮ้ ผู้เชี่ยวชาญด้านแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าและไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาวิจัยใหม่ที่เพิ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature กล่าว
ตามรายงานของโครงการพัฒนาแห่งสหประชาชาติ (UNDP) ปริมาณแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้แล้วที่ต้องกำจัดอาจพุ่งสูงจาก 900,000 ตันในปีนี้เป็น 20.5 ล้านตันภายในปี 2040 ในฐานะผู้นำระดับโลก ด้านการใช้งานยานยนต์ไฟฟ้า ปัจจุบันจีนแปรรูปแบตเตอรี่เสียประมาณ 2.8 ล้านตันต่อปี ตามที่ Huang Jianzhong ประธานสมาคมเทคโนโลยีการอนุรักษ์พลังงานอิเล็กทรอนิกส์แห่งจีนกล่าว
เมื่อเผชิญกับแนวโน้มของตลาดผู้บริโภคและขยะที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว นักเคมี Yue Gao จากมหาวิทยาลัย Fudan และเพื่อนร่วมงานของเขาคาดการณ์ว่าความต้องการกำจัดแบตเตอรี่ โดยเฉพาะแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าจะมีจำนวนมหาศาล
โดยทั่วไปแล้ว แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าจะถึงขีดจำกัดการใช้งาน กล่าวคือ ความจุจะลดลงต่ำกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ของความจุเดิม หลังจากใช้งานไปประมาณ 8-10 ปี ต้นทุนของแบตเตอรี่คิดเป็นประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ของต้นทุนรวมของรถยนต์
ทีมของเกาต้องการค้นหาโมเลกุลที่สามารถ “ถ่ายโอน” ลิเธียมไอออนกลับเข้าไปในแบตเตอรี่ที่หมดพลังงาน “เราไม่รู้เลยว่าโมเลกุลชนิดใดที่สามารถทำสิ่งนั้นได้ หรือมีโครงสร้างทางเคมีอย่างไร เราจึงหันมาใช้ปัญญาประดิษฐ์เพื่อช่วยเรา” ฉีห่าว จ้าว นักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยฟู่ตั้น ซึ่งเป็นหนึ่งในทีมของเกา กล่าว
ทีมวิจัยได้ใช้แบบจำลอง AI ที่ผ่านการฝึกฝนเกี่ยวกับกฎทางเคมี ร่วมกับฐานข้อมูลปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี เพื่อค้นหาโมเลกุลที่ตรงตามเกณฑ์ คือ ละลายง่ายในสารละลายอิเล็กโทรไลต์และมีต้นทุนการผลิตต่ำ ด้วยเหตุนี้ AI จึงเสนอตัวเลือกสามแบบ ซึ่งเกลือที่เรียกว่าลิเธียมไตรฟลูออโรมีเทนซัลฟิเนต (LiSO₂CF₃) ได้รับการระบุว่าเหมาะสมที่สุด
นักวิจัยได้ทดสอบเกลือลิเธียมไอออนนี้โดยการละลายในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นตัวกลางที่ทำให้ไอออนเคลื่อนที่ระหว่างอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่ได้ เกาเปรียบเทียบวิธีการนี้กับการให้น้ำเกลือทางหลอดเลือดดำแก่ผู้ป่วย “ถ้าเราสามารถฉีดยาเพื่อช่วยให้ผู้ป่วยหายได้ ทำไมเราจึงไม่สามารถให้ ‘ยาอายุวัฒนะ’ เดียวกันนี้กับแบตเตอรี่ที่หมดได้ล่ะ”
ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าสารประกอบดังกล่าวสามารถยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต (LFP) ซึ่งนิยมใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าได้อย่างมีนัยสำคัญ แบตเตอรี่ LFP ทั่วไปสามารถชาร์จและคายประจุได้ประมาณ 2,000 ครั้งก่อนที่จะถือว่า “หมด”
อย่างไรก็ตาม การเติมสารละลายอิเล็กโทรไลต์ในขณะที่แบตเตอรี่ใกล้จะถึงเกณฑ์นี้ ทำให้ทีมวิจัยสามารถฟื้นฟูความจุของแบตเตอรี่ได้เกือบเท่าเดิม ทำให้แบตเตอรี่ทำงานได้เกือบเหมือนใหม่ เมื่อสิ้นสุดการทดลอง แบตเตอรี่มีความจุถึง 96% หลังจากผ่านรอบการชาร์จและคายประจุเกือบ 12,000 รอบ
การทดสอบเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าวิธีนี้ยังใช้ได้กับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน NMC (นิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์) อีกด้วย
ขณะนี้มหาวิทยาลัยฟู่ตั้นกำลังทำงานร่วมกับเจ้อเจียง หย่งไถ ผู้ผลิตวัสดุแบตเตอรี่ในประเทศจีน เพื่อนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ เกา คาดการณ์ว่าความร่วมมือนี้จะนำไปสู่ระบบ “สถานีเพิ่มกำลังแบตเตอรี่” ที่เจ้าของรถยนต์ไฟฟ้าสามารถนำแบตเตอรี่เก่ามาซ่อมแซมได้
เฉิงกวง หลิว ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยซีอานเจียวทง ในเมืองลิเวอร์พูล กล่าวว่า แนวคิดนี้ “ดูมีแนวโน้มดี” แต่เขาตั้งข้อสังเกตว่าวิธีการใหม่นี้ยังคงเผชิญกับความท้าทายบางประการ เช่น การรับรองความเข้ากันได้กับสารเคมีในแบตเตอรี่ที่แตกต่างกัน และที่สำคัญกว่านั้นคือ การทดสอบความปลอดภัยของแบตเตอรี่ที่ฟื้นคืนชีพขึ้นมาใหม่
นอกจากนี้ แหล่งพลังงานของรถยนต์ไฟฟ้าไม่ได้มีเพียงแบตเตอรี่เพียงก้อนเดียว แต่เป็นระบบที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่หลายร้อยหรือหลายพันก้อน ผสมผสานกับระบบควบคุมความร้อนและส่วนประกอบที่ซับซ้อนอื่นๆ “ตอนนี้ เรากำลังทดสอบแบตเตอรี่เพียงก้อนเดียว ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องหาวิธีนำไปใช้กับชุดแบตเตอรี่ทั้งหมด” เกากล่าว
วิธีการของเกาเป็นหนึ่งในแนวทางที่ใกล้เคียงที่สุดในการ "รีไซเคิลโดยตรง" แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าในประเทศจีน ตามที่ฮันส์ เอริก เมลิน กรรมการผู้จัดการของบริษัทที่ปรึกษา Circular Energy Storage ซึ่งตั้งอยู่ในลอนดอนกล่าว
เมลินกล่าวว่าแนวทางนี้อาจมีศักยภาพเชิงพาณิชย์ แม้ว่าตลาดอาจไม่ใหญ่นัก เนื่องจากแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้ามีอายุการใช้งานนานถึง 15 ปี เขายังชี้ให้เห็นด้วยว่าชุดแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้าจำเป็นต้องได้รับการออกแบบใหม่เพื่อให้สามารถฉีดอิเล็กโทรไลต์ได้
“คำถามคือผลประโยชน์นั้นมากเพียงพอที่จะพิสูจน์การเปลี่ยนแปลงการออกแบบหรือไม่ ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวมของแบตเตอรี่” เขากล่าว
(เวียดนาม+)
ที่มา: https://www.vietnamplus.vn/tri-tue-nhan-tao-tim-ra-tien-duoc-co-kha-nang-hoi-sinh-pin-da-can-kiet-post1043216.vnp
การแสดงความคิดเห็น (0)