สวัสดีคอยานยนต์ไฟฟ้าทุกคน วันนี้เรามีข่าวที่น่าตื่นเต้นจะแจ้งให้ทราบว่า ล่าสุดนักวิจัยพบว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ผ่านการรีไซเคิล มีประสิทธิภาพการใช้งานที่ดีกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมก้อนใหม่เสียอีก ซึ่งรายละเอียดเรื่องนี้จะเป็นอย่างไร เรามาติดตามกันเลย
สรุปข้อมูลและรายละเอียดที่น่าสนใจเกี่ยวกับเรื่องนี้ ได้ดังนี้
- คงเป็นที่ทราบกันดีว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนับว่าเป็นหัวใจสำคัญของรถยนต์ไฟฟ้า, แล็ปท็อป และสมาร์ทโฟนเกือบทุกรุ่น ความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วสำหรับแบตเตอรี่เหล่านี้ การทำเหมืองที่มีทั้งหมดทั่วโลกในปัจจุบันนั้นก็ไม่สามารถสกัดลิเธียมและแร่ธาตุสำคัญอื่นๆ ได้เพียงพอ และหากต้องสร้างเหมืองใหม่จะเป็นการลงทุนที่ใช้เงินสูงมากและใช้เวลานานหลายปี อีกทั้งผลกระทบจากการขุดยังก่อให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมมากมาย เช่น การทำลายแหล่งน้ำในท้องถิ่น และการสร้างมลพิษให้กับพื้นที่ใกล้เคียงด้วยเศษขยะที่ไหลบ่า ซึ่งนำไปสู่การประท้วงต่อต้านเหมืองใหม่
- ซึ่งทั้งหมดที่กล่าวมานี้นั่นหมายความว่าทางออกที่ยั่งยื่นที่จะเข้ามาเปลี่ยนแปลงระบบนิเวศพลังงานทั่วโลกที่มีอยู่ได้นี้ ก็คือการรีไซเคิลแบตเตอรี่ที่มีอยู่แล้วให้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ถึงแม้ว่าผู้ผลิตแบตเตอรี่และผู้ผลิตรถยนต์อาจยังมีความกังวลว่าแบตเตอรี่ไซเคิลอาจมีคุณภาพต่ำกว่าแบตเตอรี่ที่สร้างขึ้นจากแร่ที่ขุดขึ้นมาใหม่
- แต่งานวิจัยใหม่ล่าสุดที่ถูกตีพิมพ์ใน Joule (ผ่าน Scientific American) ได้เผยแพร่ถึงสิ่งที่ Yan Wang ศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์แห่ง Worcester Polytechnic Institute และผู้เขียนร่วมของการศึกษาใหม่นี้ เกี่ยวกับงานวิจัยพัฒนาวิธีการรีไซเคิลด้วยการตกแต่งแคโทดใหม่ ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่แพงที่สุดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและเป็นกุญแจสำคัญในการจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสม นักวิจัยพบว่าแบตเตอรี่ที่ผลิตขึ้นด้วยเทคนิคการรีไซเคิลแคโทดแบบใหม่นี้มีประสิทธิภาพพอๆ กับแบตเตอรี่ที่ใช้แคโทดที่ขุดขึ้นมาใหม่ หรืออาจจะดีกว่าด้วยซ้ำ เพราะแบตเตอรี่ที่มีส่วนประกอบของแคโทดรีไซเคิลมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าและชาร์จได้เร็วกว่า
- วิธีการรีไซเคิลแบตเตอรี่ในปัจจุบันที่ใช้กันทั่วไปมักจะทำการรื้อและทำลายแบตเตอรี่ทั้งหมด ด้วยการละลายในกรดเพื่อสร้างมวลสีดำ ซึ่งมีองค์ประกอบทางเคมีหรือสารประกอบธรรมดาที่สามารถสกัดได้ สารเคมีที่นำกลับมาใช้ใหม่นี้จะผ่านกระบวนการผลิตแบบเดียวกับองค์ประกอบที่ขุดขึ้นมาทำใหม่เพื่อสร้างแคโทด
- แต่สำหรับวิธีการของศาสตราจารย์หวางและเพื่อนร่วมงานของเขาใช้นั้นมีกระบวนการที่คล้ายคลึงกัน แต่แทนที่จะทำลายแบตเตอรี่จนเหลือองค์ประกอบทางเคมีที่เป็นส่วนประกอบ พวกเขาจะยังคงรักษาส่วนประกอบที่สำคัญบางส่วนของแคโทดไว้เหมือนเดิม หลังจากทำลายแบตเตอรี่แล้ว พวกเขาจะถอดชิ้นส่วนที่มีมูลค่าน้อยออก (เช่น วงจรอิเล็กทรอนิกส์ และปลอกแบตเตอรี่ที่เป็นเหล็ก) และรีไซเคิลแยกกัน สิ่งที่เหลืออยู่ก็คือวัสดุแคโทด พวกเขาจะละลายสิ่งนี้ในกรดแล้วขจัดสิ่งสกปรก จากนั้นพวกเขาจะเติมองค์ประกอบที่ใหม่ในปริมาณที่ปรับเทียบอย่างระมัดระวัง เช่น นิกเกิลและโคบอลต์ เพื่อให้แน่ใจว่าอัตราส่วนของส่วนผสมถูกต้อง ผลลัพธ์ที่ได้คือผงแคโทดที่ได้รับการฟื้นฟูอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคผลึกเล็กๆ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในแบตเตอรี่ใหม่ได้
- เนื่องจากแคโทดสร้างขึ้นจากส่วนผสมที่ลงตัวของแร่ธาตุล้ำค่าเพื่อให้ได้แรงดันไฟเฉพาะของแบตเตอรี่ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหรือองค์ประกอบของแบตเตอรี่เพียงเล็กน้อยอาจทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลง ดังนั้น ค่าผงแคโทดส่วนใหญ่จึงขึ้นอยู่กับ “วิธีที่คุณออกแบบอนุภาค [ของผง] ตั้งแต่แรก” เอ็มมา เคนดริก ศาสตราจารย์ด้านวัสดุพลังงานแห่งมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมของอังกฤษ กล่าว (ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษาใหม่นี้)
- Wang และเพื่อนร่วมงานเปรียบเทียบอนุภาคในผงแคโทดที่รีไซเคิลแล้วกับผงแคโทดที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ (ส่วนใหญ่ทำจากแร่ธาตุที่ขุดใหม่) และพบว่าอนุภาคของผงที่นำกลับมาใช้ใหม่นั้นมีรูพรุนมากกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีช่องว่างขนาดใหญ่อยู่ตรงกลางของแต่ละอนุภาค ลักษณะเหล่านี้ช่วยให้ผลึกแคโทดพองตัวได้เล็กน้อยเนื่องจากลิเธียมไอออนบีบตัวเข้าไป ลดการแตกร้าวซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ รูพรุนที่มากขึ้นหมายถึงพื้นที่ผิวที่เปิดเผยมากขึ้น ซึ่งปฏิกิริยาเคมีที่จำเป็นในการชาร์จแบตเตอรี่อาจเกิดขึ้นได้ และนี่คือสาเหตุที่แบตเตอรี่รีไซเคิลของ Wang ชาร์จได้เร็วกว่าแบตเตอรี่ที่ผลิตในเชิงพาณิชย์
- Wang กล่าวว่า สิ่งที่เขาต้องการเห็นในอนาคตอาจเป็นการออกแบบแคโทดทั้งหมดให้มีโครงสร้างที่เหนือกว่าที่เป็นอยู่อย่างตอนนี้ แทนที่จะเป็นเพียงแคโทดที่ทำจากวัสดุรีไซเคิล
- แนวทางที่พัฒนาขึ้นโดยทีมงานของ Wang ได้ขจัดข้อกำหนดด้านการค้าและการขนส่งระหว่างประเทศอย่างมีนัยสำคัญ เพิ่มช่องทางที่เป็นไปได้สำหรับประเทศอื่น ๆ เพื่อสนับสนุนการรีไซเคิลแบตเตอรี่ในประเทศ กระบวนการนี้กำลังถูกขยายขนาดโดย Ascend Elements ซึ่งเดิมคือ Battery Resourcers ซึ่งเป็นบริษัทรีไซเคิลที่ Wang เป็นผู้ร่วมก่อตั้ง เมื่อเร็วๆ นี้บริษัทได้ประกาศแผนการที่จะเปิดโรงงานรีไซเคิลแบตเตอรี่ในรัฐจอร์เจียในปลายปีนี้ โดยจะทำการรีไซเคิลลิเธียม โคบอลต์ และนิกเกิล
และนี่ก็คือข่าวความเคลื่อนไหวที่น่าสนใจในแวดวงยานยนต์ไฟฟ้าที่เราอยากแจ้งให้เพื่อนๆ ได้ทราบในครั้งนี้ ก็หวังว่าจะเป็นที่ชื่นชอบถูกใจผู้รักในเทคโนโลยียานยนต์ไฟฟ้าทุกคน และหากมีข่าวความเคลื่อนไหวประการใดในวงการนี้อีก เราจะรีบมาอัพเดทให้ทุกท่านได้ทราบก่อนใครทันที
