Silicon-Based Anodes ขั้วบวก(+) ซิลิคอนสำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยม

Silicon-Based Anodes for Lithium – Ion Batteries

“….ตลาดแบตเตอรี่ที่ใช้ซิลิกอนแอโนดในภาคยานยนต์ไฟฟ้า Silicon Anode Battery Market for EVs จะมีการเติบโตอย่างแข็งแกร่งในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าอย่างมีนัยสำคัญ ..”

แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries ถูกใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลกสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา Portable Electronic Devices และโทรศัพท์มือถือ Mobile Phones รวมทั้งได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการมากขึ้น เช่น ยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs .. น่าเสียดายที่แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน ยังขาดศักยภาพระดับการจัดเก็บพลังงานที่จำเป็น Lack the Required Level of Energy Storage อยู่อีกส่วนหนึ่ง เพื่อตอบสนองความต้องการของการใช้งานอย่างสมบูรณ์จริง ๆ แม้กระทั่งบนรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ในตัวมันนั้นเองก็เช่นกัน ..

ในบรรดาวัสดุเหมาะสมที่กำลังศึกษาอยู่ในปัจจุบันนั้น อนุภาคนาโนของซิลิกอน Silicon Nanoparticles ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ดีในการเป็นหนึ่งในวัสดุแอโนด Anode Material เพื่อแทนที่กราไฟต์ Graphite ที่ใช้กันทั่วไป .. ซิลิคอน Silicon : ₁₄Si ได้รับการพิสูจน์แล้วว่า มีค่าความจุในทางทฤษฎีสูง High Theoretical Gravimetric Capacity อยู่ที่ประมาณ 4,200 mAh/g เทียบกับเพียง 372 mAh/g สำหรับกราไฟท์ Graphite .. แม้ว่า อนุภาคนาโนของซิลิกอน Silicon Nanoparticles จะมีความจุสูงอย่างน่าทึ่ง แต่ก็อาจจะประสบกับการเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วในแต่ละรอบการชาร์จและคายประจุ เนื่องจากการขยายตัวของปริมาตรอิเล็กโทรดประมาณ 400 % ในระหว่างการ Lithiation ซึ่งทำให้วัสดุมีความเครียดมาก และนั่นคือ ปัญหาที่จะต้องแก้ไขต่อไป ..

แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิคอน Lithium-Silicon Battery คือ ชื่อที่ใช้เรียกสำหรับหนึ่งในประเภทย่อย ๆ ของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Subclass of Lithium-Ion Battery Technology ที่ใช้แอโนดซิลิกอนขั้วบวก Silicon-Based Anode .. โดยทั่วไปแล้ว วัสดุที่มีส่วนประกอบของซิลิคอน จะมีความจุจำเพาะ Specific Capacity ที่มากกว่า เช่น 3600 mAh/g สำหรับซิลิกอนบริสุทธิ์ เมื่อเทียบกับกราไฟต์ Graphite ซึ่งถูกจำกัดไว้ที่ความจุตามทฤษฎีสูงสุดที่ 372 mAh/g สำหรับโครงสร้างผลึก Graphite Intercalation Compounds : LiC₆ Crystal Structure ที่อยู่ในสถานะลิไทเตทอย่างสมบูรณ์ Fully Lithiated State ..

การเปลี่ยนแปลงปริมาตรขนาดใหญ่ของซิลิคอนในสถานะลิไทเตทอย่างสมบูรณ์ Fully Lithiated State คือ Li_4.4Si ที่อาจสูงถึงเกือบ 400% ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของผลึกเมื่อผนวกรวมลิเธี่ยม Lithium เข้าไป ทำให้พวกมัน กลายเป็นหนึ่งในอุปสรรคหลักพร้อมกับปฏิกิริยาสูงในสถานะที่มีการไหลเวียนของประจุไฟฟ้า ดังนั้น เพื่อให้การใช้งานแอโนดประเภทนี้สำหรับแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมีเชิงพาณิชย์ได้ จึงอาจจำต้องใช้ซิลิกอนในปริมาณน้อยลง ซึ่งอาจช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้นก็ตาม จำนวนดังกล่าวเป็นความลับทางธุรกิจ โดยจำกัดไว้ไม่เกิน 10% ของขั้วบวก Anode .. แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิกอน Lithium-Silicon Batteries ยังรวมถึงการกำหนดค่าเซลล์โดยที่ Silicon : Si อยู่ในรูปของสารประกอบที่จัดเก็บประจุไฟฟ้าร่วมกับลิเธี่ยมด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำ Low Voltage Store Lithium ในปฏิกิริยาการแทนที่ Displacement Reaction ซึ่งรวมถึงซิลิกอนออกซีคาร์ไบด์ Silicon Oxycarbide : SiC_xO_2(1-x), ซิลิกอนมอนอกไซด์ Silicon Monoxide : SiO หรือซิลิกอนไนไตรด์ Silicon Nitride : Si₃N₄ เป็นต้น ..

อย่างไรก็ตาม หากปัญหาการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของซิลิกอน ได้รับการแก้ไขให้ลุล่วงในระดับที่เหมาะสม รวมทั้งเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพให้เป็นไปตามที่ต้องการได้ตลอดเวลาการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Silicon Battery แบบชาร์จประจุใหม่ได้ สำหรับการใช้งานต่าง ๆ เช่น การให้พลังงานแก่ยานยนต์ไฟฟ้า และระบบจัดเก็บพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่องได้อย่างต่อเนื่องโดยปราศจากข้อขัดข้องแล้ว คาดหมายได้ว่า วัสดุอิเล็กโทรดแอคทีฟด้วยเคมีไฟฟ้าความจุสูง High-Capacity Electrochemically Active Electrode Materials ที่ประยุกต์ใช้งานสารประกอบซิลิกอน Nanostructured Silicon Composite บนขั้วบวก (+) เหล่านี้ กำลังจะถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางสำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิคอน Lithium-Silicon Battery เชิงพาณิชย์ในอนาคตอันใกล้จากนี้ไป ..

การแก้ไขปัญหาการขยายตัวของปริมาตรอิเล็กโทรด Electrode Expansion ระหว่างการ Lithiation เพื่อลดความเครียดวัสดุสำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิคอน Lithium-Silicon Battery ..

ซิลิคอน Silicon : ₁₄Si คือ วัสดุแอโนด Anode Material ที่มีแนวโน้มดีเยี่ยมสำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries และแบตเตอรี่เคมีไฟฟ้ารูปแบบอื่นหลังยุคของลิเธี่ยมด้วย แต่ยังคงมีปัญหากับลิเธี่ยม Lithium จากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรเมื่อทำการ Lithiation และ Delithiation หมายถึงความไม่เสถียรเกี่ยวกับการนำพาประจุไฟฟ้าที่เป็นผลจากการบวมโตโครงสร้างจำนวนมาก และส่วนต่อประสานทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลงมาก ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานจริง .. การปรับปรุงความเสถียรให้สำเร็จได้แม้ว่าจะต้องสูญเสียอัตราความสามารถในการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าไปบ้างก็ตาม แต่วิธีการดังกล่าวกลายเป็นความจำเป็น .. ในที่นี้ แนวทางที่ได้รับการพัฒนาซึ่งอธิบายได้ว่า เป็นการห่อหุ้มด้วยโครงสร้างที่แข็งแกร่ง เช่น โควาเลนต์สองมิติ Two-Dimensional Covalent Encapsulation ถือเป็นวิธีการที่ดีที่สุด .. ลูกผสมซิลิคอน-คาร์บอน 2 มิติที่มีพันธะผูกกันไว้ด้วยโควาเลนต์ Two-Dimensional, Covalently Bound Silicon-Carbon Hybrids คือ ข้อพิสูจน์แนวคิดของการออกแบบวัสดุใหม่ ..

ความสามารถพลิกกลับด้านได้สูง ความจุ และอัตราการให้ประสิทธิภาพแบบบูรณาการในระดับที่น่าทึ่งเมื่ออ้างอิงถึงน้ำหนัก ปริมาตร และพื้นที่ .. แตกต่างจากกลยุทธ์ที่มีอยู่ การผูกจับโควาเลนต์แบบ 2 มิติ Two-Dimensional Covalent Binding สร้างการสัมผัสที่แข็งแกร่ง และมีประสิทธิภาพระหว่างซิลิกอน และตัวกลางนำไฟฟ้า Silicon & Electrically Conductive Media ทำให้สามารถขนส่งอิเล็กตรอนที่เสถียร และรวดเร็ว ตลอดจนไอออน Ion ออกจาก และไปยังซิลิกอน Silicon ได้ .. ผลการวิจัยจากหลักฐานทางสัณฐานวิทยาของผิวสัมผัส และองค์ประกอบทางเคมี พบว่า การออกแบบนี้ ได้เปลี่ยนส่วนต่อประสานระหว่างซิลิกอน Silicon และอิเล็กโทรไลต์ Electrolyte ได้อย่างยอดเยี่ยม เพื่อรักษาหน้าพื้นที่สัมผัสที่สร้างขึ้นให้คงอยู่ต่อไปในวงรอบการชาร์จ และคายประจุ .. เมื่อผนวกรวมกับกระบวนการผลิตที่ง่ายกว่า สะดวก และปรับขนาดได้ง่าย รวมทั้งการศึกษาเรื่องนี้อย่างละเอียด ได้เปิดช่องทางใหม่ในการทำให้ซิลิกอนเสถียร โดยไม่ลดทอนพารามิเตอร์อุปกรณ์ Device Parameters อื่น ๆ ผลลัพธ์ที่ได้ ถือเป็นคำมั่นสัญญาที่ดีสำหรับทั้งการปรับปรุงอย่างมีเหตุผล และการผลิตวัสดุจัดเก็บพลังงานขั้นสูง Advanced Energy Storage Materials จำนวนมากสำหรับอนาคตแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิคอน Lithium-Silicon Battery ให้สำเร็จได้ในที่สุด ..

ก่อนหน้านี้ ระยะห่างในโครงข่ายระหว่างอะตอมของซิลิคอนที่เพิ่มขึ้น เมื่อรองรับกระบวน Lithiation ซึ่งสูงถึง 320% ของปริมาตรเดิม .. การขยายตัวทำให้เกิดความเครียดที่เรียกว่า ‘แอนไอโซทรอปิกขนาดใหญ่ Large Anisotropic Stresses ภายในวัสดุอิเล็กโทรด Electrode Material’ ทำให้วัสดุซิลิกอนแตกเป็นเสี่ยง ๆ และหลุดออกจากตัวสะสมกระแสไฟฟ้า ส่งผลให้แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิกอนรุ่นต้นแบบ สูญเสียความจุส่วนใหญ่ไปในเวลาเพียง 10 รอบการชาร์จ และคายประจุเท่านั้น การแก้ปัญหาด้านความจุ และความเสถียรที่เกิดจากการขยายตัวของปริมาตรที่มีนัยสำคัญต่อกระบวนการ Lithiation ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความสำเร็จของซิลิกอนแอโนด Silicon Anodes ในเชิงพาณิชย์จากนี้ไป ..

ทั้งนี้ เนื่องจากคุณสมบัติการขยายตัว และการหดตัวของปริมาตรของอนุภาคนาโนซิลิคอน Nanoparticles แตกต่างกันอย่างมากจากจำนวนปริมาณ .. โครงสร้างนาโนของซิลิกอน Silicon Nanostructures จึงได้รับการตรวจสอบว่า พวกมัน คือ วิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ .. แม้ว่าอนุภาคเหล่านี้ จะมีสัดส่วนเป็นเปอร์เซ็นต์ของอะตอมบนพื้นผิวที่สูงกว่าอนุภาคซิลิกอนจำนวนมาก แต่ปฏิกิริยาที่เพิ่มขึ้นอาจถูกควบคุมโดยการห่อหุ้ม การเคลือบ หรือวิธีการอื่น ๆ ที่จำกัดการสัมผัสพื้นผิวกับอิเล็กโทรไลต์ .. วิธีการหนึ่งที่ระบุโดยนักวิจัย คือ การใช้เส้นลวดนาโนซิลิกอน Silicon Nanowires บนพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสำหรับขั้วบวก Anode และพบว่า ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเส้นลวดนาโน Nanowire Morphology สร้างทางเดินกระแสตรงเพื่อช่วยเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน Power Density และหยุดการเปลี่ยนแปลงปริมาตร Decreases Disruption from Volume Change ได้อย่างน่าทึ่ง .. อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงปริมาณ และปริมาตรของเส้นลวดนาโน Large Volume Change of the nanowires ก็ยังคงอาจสามารถก่อให้เกิดปัญหาศักยภาพการจัดเก็บพลังงานลดลงได้บ้างด้วยเช่นกัน ..

การศึกษาอื่น ๆ เช่น การตรวจสอบศักยภาพของอนุภาคนาโนซิลิกอน Silicon Nanoparticles นั้น แอโนด Anode ที่ใช้อนุภาคนาโนของซิลิคอน Silicon Nanoparticles อาจเอาชนะอุปสรรคด้านราคา และขนาดของแบตเตอรี่สายนาโน Nanowire Batteries ได้ ในขณะที่ให้ความเสถียรเชิงกลมากกว่าการหมุนเวียน เมื่อเทียบกับขั้วไฟฟ้าซิลิกอนอื่น ๆ Other Silicon Electrodes .. โดยปกติแล้ว แอโนด Anode เหล่านี้ จะเติมคาร์บอน Carbon เป็นสารเติมแต่งนำไฟฟ้า และสารยึดเกาะเพื่อเพิ่มความเสถียรเชิงกล .. อย่างไรก็ตาม รูปทรงเรขาคณิตนี้ ไม่สามารถแก้ปัญหาการขยายตัวปริมาณมากได้อย่างสมบูรณ์ระหว่างกระบวน Lithiation ทำให้ชุดแบตเตอรี่ มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นจากการสูญเสียความจุจากอนุภาคนาโนที่ไม่สามารถเข้าถึงได้หลังจากการแตกร้าว และความเครียดที่เกิดจากวัฏจักรวงรอบการชาร์จ และคายประจุ ..

วิธีการของอนุภาคนาโน Nanoparticle อีกวิธีหนึ่ง คือ การใช้ตัวนำไฟฟ้าที่เป็นเมทริกซ์โพลิเมอร์ Conducting Polymers Matrix ทั้งที่เป็นสารยึดเกาะ Binder และอิเล็กโทรไลต์โพลิเมอร์ Polymer Electrolyte สำหรับแบตเตอรี่อนุภาคนาโน Nanoparticle Batteries .. งานวิจัยหลายฉบับ ได้ตรวจสอบโพลิเมอร์นำไฟฟ้า 3 มิติ Three-Dimensional Conducting Polymer และเครือข่ายไฮโดรเจล Hydrogel Network เพื่อห่อหุ้ม และยอมให้มีการขนส่งไอออนิก Ionic Transport ไปยังอนุภาคนาโนของซิลิคอนแอคทีฟด้วยไฟฟ้าเคมี Electrochemically Active Silicon Nanoparticles .. กรอบการทำงานดังที่กล่าว ส่งผลให้ความเสถียรของอิเล็กโทรดดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเจน โดยรักษาความจุได้มากกว่า 90% หลังจาก 5,000 รอบการชาร์จ และคายประจุ .. วิธีการอื่น ๆ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกัน ได้แก่ การใช้เทคนิคการเคลือบสารละลาย Coating Techniques ซึ่งสอดคล้องกับวิธีการสร้างอิเล็กโทรด Electrode ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน ..

การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ โดยคณะนักวิจัยจากหลายสถาบัน พบว่า การใช้ซิลิคอนคาร์บอนลูกผสม 2 มิติ Two-Dimensional, Covalently Bound Silicon-Carbon Hybrids ที่จับตัวกันเป็นโควาเลนต์ เพื่อลดการเปลี่ยนแปลงปริมาตร และทำให้ความจุคงที่ ได้รับการคาดหมายว่า พวกมันจะกลายเป็นมาตรฐานวัสดุแอโนดที่มีแนวโน้มดีที่สุดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนในปัจจุบัน และอนาคตจากนี้ไป ..

อีกตัวอย่างที่โดดเด่น ได้แก่ บริษัท Amprius ในแคลิฟอร์เนีย สหรัฐฯ ใช้เทคโนโลยีซิลิคอนนาโนไวร์ Silicon Nanowire Anode Technology ที่แอโนด หรือขั้วบวก (+) ของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries พร้อมไปกับการแก้ปัญหาการบวมแตกของซิลิกอน โดยทำให้ซิลิคอนขยาย และหดตัวได้ภายในโครงสร้างเชิงกลที่แข็งแรงมาก .. การประยุกต์ใช้ซิลิคอนนาโนไวร์ Silicon Nanowires แทนที่วัสดุที่ใช้เป็นขั้วบวกเดิมของแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Batteries ส่งผลให้ความหนาแน่นพลังงานทั้งต่อปริมาตร และต่อน้ำหนัก เพิ่มขึ้นแตะระดับ 1,200 Wh/L และ 450 Wh/Kg ในเซลล์ลิเธี่ยมไอออน Lithium – Ion Cells ด้วยรอบการชาร์จ และคายประจุ Charge & Discharge Cycles หลายพันรอบ รวมถึงการชาร์จประจุไฟฟ้าอย่างรวดเร็วภายในเวลาไม่ถึง 10 นาที ทำให้เกิดนวัตกรรม และแอปพลิเคชันใหม่ ๆ ขึ้นอีกมากมายสำหรับการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลายในเชิงพาณิชย์ ซึ่งแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries ทั่วไปในตลาดไม่เคยทำได้มาก่อนเช่นกัน ..

ทั้งนี้ แบตเตอรี่นาโนไวร์ Nanowire Batteries สามารถแก้ไขปัญหาทั้งหมดนี้ได้ เนื่องจากมีอายุการใช้งานยาวนานมาก มีความเป็นไปได้ค่อนข้างมากที่แบตเตอรี่นาโนไวร์ Nanowire Batteries สามารถเพิ่มอายุการใช้งานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนที่ หรืออุปกรณ์พกพาทั้งหมดได้ เนื่องจากแบตเตอรี่ประเภทนี้ ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นเวลาหลายทศวรรษ .. แต่แนวคิดนี้ยังมิได้ถูกดึงออกมาใช้มากนัก และแม้ว่าซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ Supercapacitors จะมีความเร็วในการชาร์จที่ยอดเยี่ยม แต่ก็ไม่สามารถแทนที่แบตเตอรี่รูปแบบเดิมได้ในเร็ว ๆ นี้ เนื่องจากพลังงานที่ถูกจัดเก็บมีปริมาณไม่มากพอเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมทั่วไป Traditional Lithium Batteries ..

อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่นาโนไวร์ Nanowire Batteries มีแนวโน้มที่จะเป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่รุ่นต่อไปที่ได้รับการคาดหมายว่าจะสามารถครองตลาด และกลายเป็นโอกาสทางธุรกิจที่น่าสนใจได้จากนี้ไป .. ทั้งนี้ ตามที่นักวิจัยของ UC Irvine ระบุไว้ว่า แบตเตอรี่ลวดนาโนทองคำ Gold Nanowire Batteries จะมีราคาค่อนข้างแพง แต่อาจเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนจากทอง Gold : ₇₉Au ด้วยการหันไปใช้นิกเกิล Nickel : ₂₈Ni หรือซิลิกอน Silicon : ₁₄Si แทน และยังคงรักษารอบการชาร์จจำนวนมากไว้ได้ .. อย่างไรก็ตาม จะต้องมีการทดสอบทดลอง Nickel Nanowires และ Silicon Nanowires ต่อไปอีกสักระยะหนึ่งก่อนจะนำเข้าสู่ตลาดได้อย่างมั่นใจในคุณภาพด้วยราคาที่ถูกกว่า ..

ทั้งนี้ ในปัจจุบัน การใช้เทคโนโลยีซิลิคอนนาโนไวร์ Silicon Nanowire Anode Technology ที่แอโนด Anode หรือขั้วบวก (+) ของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries พร้อมไปกับการแก้ปัญหาการบวมแตกของซิลิกอน Silicon โดยทำให้ซิลิคอนขยาย และหดตัวได้ภายในโครงสร้างเชิงกลที่แข็งแรงมากนั้น กลายเป็นข้อไขที่ได้รับการยอมรับสำหรับการขยายศักยภาพของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries ที่สามารถตอบสนองความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์บนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs แทนที่วัสดุแอโนดที่เป็นกราไฟต์ Graphite ได้อย่างยอดเยี่ยมด้วยค่าความจุที่เพิ่มขึ้นกว่า 10 เท่า

ในขณะที่ผู้ผลิตรถยนต์ และผู้ผลิตเซลล์แบตเตอรี่ ต่างแข่งขันแย่งพื้นที่กันเพื่อพัฒนาแบตเตอรี่ EVs ที่มีประสิทธิภาพ และคุ้มค่ามากขึ้น มีวัสดุหนึ่งชนิดที่ได้รับแรงฉุดกระชากอย่างมากในการเปลี่ยนกราไฟต์ในแอโนด Graphite in the Anode นั่นคือ ซิลิกอน Silicon : ₁₄Si ..

ตัวอย่างของ OneD Battery Sciences ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพในแคลิฟอร์เนีย ได้ผลิตสายนาโนซิลิกอน Silicon Nanowires ที่สามารถหลอมรวมเข้ากับอนุภาคกราไฟต์เชิงพาณิชย์ Commercial Graphite Particles ที่พบในขั้วบวกของแบตเตอรี่ Anodes of Batteries ได้โดยตรง ..

การประยุกต์ใช้ Silicon Nanowires ที่ขั้วบวก (+) ของแบตเตอรี่ EVs ส่งผลความหนาแน่นพลังงานของขั้วบวกเพิ่มขึ้น 3 เท่า ลดเวลาในการชาร์จประจุไฟฟ้า และลดต้นทุนรวมของชุดแบตเตอรี่บนยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs ทำให้ราคา EVs ในตลาดปลายทางลดลงอยู่ในระดับที่เหมาะสมได้ ..

ผลการวิจัยโดยห้องปฏิบัติการ PNNL Laboratory พบว่า ซิลิคอน Silicon : ₁₄Si มีความจุพลังงานทางทฤษฎีสูงกว่ากราไฟต์ Graphite ถึง 10 เท่า และสามารถดูดซับไอออนของลิเธี่ยม Lithium-Ions ได้เร็วกว่ามากในระหว่างการชาร์จ ซึ่งช่วยลดระยะเวลาในกระบวนการ .. ด้วยเหตุผลดังกล่าว บริษัทฯ และผู้ผลิตรถยนต์หลายแห่ง จึงตรวจสอบ และประเมินการใช้ซิลิคอนในขั้วบวก Silicon in the Anode ขณะที่เทสลา Tesla และปอร์เช่ Porsche กำลังทดลองผสมวัสดุสารประกอบ Silicon จำนวนหนึ่งกับกราไฟต์บนแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้า รุ่น Model Y และ Taycan ตามลำดับ ..

โดยภาพรวมแล้ว หากสายนาโนซิลิกอน Silicon Nanowires บนขั้วบวก Anode ของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries พิสูจน์ได้ว่า สามารถนำเข้าสู่ตลาด และประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ได้เป็นอย่างดีแล้ว บางที ในอนาคต เทคโนโลยี Nanowire Batteries จะได้กลายเป็นขั้นต่อไปในวิวัฒนาการของแบตเตอรี่ ซึ่งอาจเปลี่ยนโครงสร้างไฟฟ้าเคมีในชุดแบตเตอรี่บนยานยนต์ไฟฟ้า Electrical Vehicles: EVs ทั้งหมดโดยสิ้นเชิงไปตลอดกาล ..

ตัวอย่างแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิคอน Lithium-Silicon Battery ความหนาแน่นพลังงานสูงในตลาด ..

แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า EVs รุ่นใหม่ล่าสุดของบริษัท Ionblox Inc. มีความหนาแน่นพลังงาน Energy Density มากกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนแบบรุ่นดั้งเดิม Traditional Lithium-Ion Batteries ถึง 50% ..

Ionblox Inc. จะใช้เงินลงทุน 32 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ด้วยการระดมทุนใน Series B Funding เพื่อสนับสนุนการสร้าง และผลิตแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าแบบซิลิคอนแอโนด Silicon Anode Electric Vehicle Battery รูปแบบใหม่ที่เหนือชั้นกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมที่มีจำหน่ายในตลาดทั่วไป ..

ทั้งนี้ Ionblox เสริมอีกว่า การระดมทุนรอบ Series B ล่าสุด จำนวน 32 ล้านเหรียญสหรัฐฯ นี้นั้น ได้รับการสนับสนุนจากบริษัท Lilium, Applied Ventures, Temasek และ Catalus Capital จะช่วยให้แผนงานที่เริ่มไว้เดินหน้าไปได้อย่างรวดเร็ว รวมทั้งสามารถปรับขนาดเซลล์แบตเตอรี่ที่ให้กำลังสูงเพียงพอสำหรับการบินด้วยไฟฟ้า High-Power Cells for Electric Aviation และสร้างต้นแบบเซลล์แบตเตอรี่บนยานยนต์ไฟฟ้าที่ชาร์จเร็ว Fast-Charge EV Cells สำหรับสายการผลิตในเชิงพาณิชย์ได้ ..

เทคโนโลยีแบตเตอรี่ซึ่งพัฒนาด้วยเซลล์ลิเธี่ยมไอออนที่มีแอโนดที่โดดเด่นของซิลิคอนดังกล่าว นำไปสู่การผสมผสานที่ทรงพลังของความหนาแน่นของพลังงานที่มากขึ้น 50% และกำลังไฟที่มากกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนทั่วไปถึง 5 เท่า ในขณะที่ใช้เวลาชาร์จอย่างรวดเร็วเพียง 10 นาที ประสิทธิภาพของเซลล์ได้รับการตรวจสอบโดย Idaho National Laboratory ..

แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิคอน Lithium-Silicon Battery สามารถชาร์จไฟฟ้าอย่างรวดเร็วได้ 80% ของความจุของแบตเตอรี่ภายใน 10 นาที สำหรับระยะทาง 300 ไมล์ หมายความว่า ผู้ขับขี่สามารถชาร์จกำลังไฟฟ้า และไปได้ไกล 240 ไมล์ในเวลาที่ต้องชาร์จใหม่ หรือเพื่อหยุดที่ปั๊มน้ำมันปกติ .. การทดสอบของ Idaho Labs ของเซลล์แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิคอน Lithium-Silicon Battery ขนาด 12 Ah ยืนยันความหนาแน่นของพลังงานที่ 315 Wh/kg .. ตัวแบตเตอรี่ สามารถทำงานได้มากกว่า 1,000 รอบการชาร์จ และคายประจุที่อัตราการชาร์จ C/3 ในขณะที่รักษาความจุเดิมไว้ได้เกือบ 90% ..

บริษัทฯ กล่าวว่า ความก้าวหน้าในด้านขีดความสามารถของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิคอน Lithium-Silicon Battery รุ่นล่าสุดนี้ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ เช่น อากาศยานไฟฟ้าขึ้นลงทางดิ่ง Vertical Take-Off & Landing Aircrafts : eVTOL ซึ่งต้องลดน้ำหนักให้น้อยที่สุด และต้องให้ได้กำลังขับสูงสุดไปพร้อมด้วย .. ชุดเซลล์แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ 50 Ah ซึ่งมีการใช้งานใน EVs ภาคพื้นดินอยู่แล้ว กำลังถูกสร้างขึ้นในสายการผลิตนำร่องของ Ionblox ..

Yves Yemsi ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการของบริษัท Lilium กล่าวว่า “เทคโนโลยีขั้วบวก (+) ซิลิคอนสำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Silicon-Based Anodes for Lithium-Ion Batteries ของบริษัท Ionblox ช่วยให้แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิคอน Lithium-Silicon Battery กลายเป็นหนึ่งในเซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่มีอยู่ในปัจจุบันสำหรับเครื่องบิน eVTOL ” .. ทั้งนี้ Yemsi เน้นย้ำว่า บริษัท Lilium จะทำงานเพื่อผนวกรวมเทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่นี้เข้ากับเครื่องบินไฟฟ้า Lilium Jet ของพวกเขาด้วยความมั่นใจ ..

Yemsi ชี้ว่า “ผลการทดสอบจนถึงปัจจุบันแสดงให้เห็นว่า เทคโนโลยีนี้จะไม่เพียงส่งมอบพลังงานที่เหนือชั้นกว่า และความหนาแน่นของพลังงานที่น่าประทับใจสำหรับการเปิดตัวเครื่องบิน Lilium Jet เท่านั้น แต่ยังให้ประสิทธิภาพ และอายุการใช้งานที่ดีมากอีกด้วย” .. Yemsi ยืนยันว่า บริษัท Lilium จะสนับสนุนการปรับปรุง และพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องต่อไป ..

ทั้งนี้ แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิคอน Lithium-Silicon Battery ของ Ionblox ได้รับการยอมรับในตลาดว่า พวกมันสามารถใช้งานได้ทั้งในอากาศยานขึ้นลงทางดิ่งไฟฟ้า Electric Vertical Take-Off & Landing Aircrafts: eVTOL และยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs รวมทั้งทำงานร่วมกับ General Motors, Ford และ Chrysler เพื่อให้ได้เวลาในการชาร์จครั้งเดียวที่ในที่สุดก็สามารถทำให้วิ่งไปได้ไกล และอยู่ได้นานเท่ากับเวลาเติมน้ำมัน 1 ครั้งเช่นกัน ..

การศึกษาในเดือนพฤษภาคม ปี 2565 ที่ผ่านมา ซึ่งเผยแพร่บน ScienceDirect ชี้ให้เห็นว่า แอโนดที่ทำจากซิลิคอน Silicon-Based Anode ถือเป็นตัวเลือกแอโนด Anode ขั้วบวก (+) ที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries จากนี้ไปไม่มีข้อสงสัย เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง High Energy Density, เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Environmental Friendliness และมีปริมาณสำรองในธรรมชาติอยู่อย่างมากมาย จึงหมายถึง แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิคอน Lithium-Silicon Battery ได้กลายเป็นหนึ่งในเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่มีอยู่ในปัจจุบันสำหรับการทำตลาดระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์ได้อย่างยอดเยี่ยมในอนาคต ..

คาดการณ์ตลาดแบตเตอรี่ที่ใช้ซิลิคอนแอโนดทั่วโลก Global Silicon Anode Battery Market ..

แบตเตอรี่ที่ใช้แอโนดซิลิคอน Silicon Anode Batteries คือ แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries ชนิดหนึ่งซึ่งใช้สารประกอบซิลิกอน Silicon : ₁₄Si แทนกราไฟต์ Graphite แบบดั้งเดิมเป็นวัสดุแอโนด Anode Material ที่ต้องการ .. การใช้ซิลิกอนเป็นขั้วบวก (+) ในแบตเตอรี่ซึ่งกำลังอยู่ในช่วงเริ่มต้น และแสดงประสิทธิภาพที่มีแนวโน้มซึ่งถือเป็นโอกาสในการเติบโตอันยิ่งใหญ่สำหรับตลาด การเพิ่มศักยภาพในการจัดเก็บพลังงานพร้อมกับข้อได้เปรียบของอายุการใช้งานที่ยาวนานของแบตเตอรี่ เป็นแรงผลักดันอีกประการหนึ่งสำหรับการนำแบตเตอรี่ที่ใช้ซิลิคอนแอโนด Silicon Anode Batteries หรือ Lithium Silicon Batteries มาใช้ .. ชุดแบตเตอรี่เหล่านี้ สามารถนำไปใช้กับภาคส่วนการใช้งานที่หลากหลาย ได้แก่ ภาคส่วนอิเล็กทรอนิกส์ Electronics สำหรับผู้บริโภค ยานยนต์ Automotive, ภาคอุตสาหกรรม Industrial และภาคพลังงาน Energy Sectors ก็มีส่วนแบ่งที่สำคัญไปพร้อมด้วย ..

ตลาดแบตเตอรี่ที่ใช้ซิลิกอนแอโนดทั่วโลก Global Silicon Anode Battery Market แบ่งตามค่าความจุ และแอพพลิเคชั่น Capacity & Application Sectors .. สำหรับการแบ่งตามค่าความจุนั้น ตลาดแบ่งออกเป็น 0-1,500 mAh, 1,501-2,500 mAh และมากกว่า 2,500 mAh .. ทั้งนี้ ความต้องการค่าความจุที่สูงขึ้นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค Consumer Electronics ที่มีความจุมากกว่า 2,500 mAh ได้รับการคาดหมายว่าจะครองตลาดในช่วงที่คาดการณ์ ..

อย่างไรก็ตาม การแบ่งตามการใช้งาน พบว่า ตลาดแบ่งออกเป็นยานยนต์ Automotive, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค Consumer Electronics, พลังงานและการผลิตกำลังไฟฟ้า Energy & Power และอื่น ๆ ด้วย .. การเปิดตัวรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs และความต้องการความจุสูงในภาคส่วนนี้ ทำให้คาดหมายได้ว่า ตลาดแบตเตอรี่ที่ใช้ซิลิกอนแอโนดในภาคยานยนต์ไฟฟ้า Silicon Anode Battery Market for EVs นั้น จะมีการเติบโตอย่างแข็งแกร่งในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าอย่างมีนัยสำคัญ ..

ทั้งนี้ ข้อมูลรายงานการตรวจสอบตลาดของ Verified Market Research พบว่า ขนาดุรกิจในตลาดแบตเตอรี่ที่ใช้ซิลิคอนแอโนดทั่วโลก Global Silicon Anode Battery Market มีมูลค่า 33.63 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2564 และคาดว่าจะสูงถึง 556.92 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2573 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดแบตเตอรี่ที่ใช้ซิลิคอนแอโนดทั่วโลก Global Silicon Anode Battery Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 36.6% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2566-2573 ..

การเติบโตของตลาดสามารถสืบย้อนไปถึงคุณสมบัติอันยอดเยี่ยมของแอโนดที่ใช้ซิลิกอน Silicon-Based Anodes ซึ่งนำไปสู่การปรับปรุงแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Li-Ion Batteries ต้นทุนต่ำ และการยอมรับที่เพิ่มขึ้นของผู้บริโภคมีส่วนทำให้ความต้องการแบตเตอรี่ซิลิกอนแอโนด Silicon Anode Batteries เพิ่มขึ้น การขยายตัวของภาคอิเล็กทรอนิกส์ Electronic Sector คือ ตัวขับเคลื่อนที่สำคัญของตลาดแบตเตอรี่ซิลิคอนแอโนด Silicon Anode Battery Market .. ตลาด ได้รับการคาดหมายว่าจะเติบโตในเกณฑ์ดีเนื่องจากความต้องการของผู้บริโภคสำหรับอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เช่น แล็ปท็อป Laptops, สมาร์ทโฟน Smartphones และแท็บเล็ต Tablets ที่เพิ่มขึ้น การใช้งานอินเทอร์เน็ตที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มความต้องการสมาร์ทโฟน Smartphones ซึ่งจะช่วยเพิ่มการเติบโตของตลาดแบตเตอรี่ที่ใช้ซิลิกอนแอโนด Silicon Anode Batteries ..

แบตเตอรี่ที่ใช้ซิลิคอนแอโนด Silicon Anode Batteries คือ แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนชนิดหนึ่ง ในช่วงแรกใช้ลิเธี่ยม Lithium เป็นแอโนด แต่ต่อมาเปลี่ยนมาใช้แอโนดแบบกราไฟต์ Graphite ซึ่งนำไปสู่กรณีต่าง ๆ ของความร้อนสูงเกินไป และการระเบิด ซึ่งนำไปสู่การนำท่อนาโนซิลิคอน Silicon Nanotubes หรือการเคลือบซิลิกอน Silicon Coating มาประยุกต์ใช้งานแทนที่แอโนดแบบกราไฟต์ Graphite Anode .. การใช้ Silicon Anodes นี้ ทำให้เกิดข้อได้เปรียบหลายประการเหนือแอโนดแบบลิเธี่ยม หรือกราไฟต์ที่ใช้มาก่อนหน้านี้ เนื่องจากซิลิกอน Silicon : ₁₄Si ทั้งที่เป็นหรืออยู่ในรูปแบบของท่อนาโนซิลิคอน Silicon Nanotubes, อนุภาคนาโนซิลิกอน Silicon Nanoparticles และสารประกอบซิลิกอนอีกหลายตัวนั้น มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และจัดเก็บพลังงานได้สูงกว่าบนพื้นฐานของค่าความจุ .. ทั้งนี้ ตลาดได้แบ่งออกเป็นต่ำกว่า 3,000 mAh, 3,000-10,000 mAh, 10,000-60,000 mAh และสูงกว่า 60,000 mAh .. ความต้องการแบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิกอน Lithium Silicon Batteries คาดว่าจะเพิ่มขึ้นในส่วนของ 3,000 mAh ถึง 10,000 mAh ในช่วงที่คาดการณ์ .. ค่าความจุสูงของแบตเตอรี่เหล่านี้ รวมทั้งความสามารถที่ไม่มีใครเทียบได้ ถือเป็นเหตุผลสำคัญที่อยู่เบื้องหลังการเติบโตนี้ในตลาด ..

สรุปส่งท้าย ..

สำหรับอนาคตระบบพลังงานสะอาดนั้น หนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญที่มีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณภาพชีวิต และไม่สามารถประเมินค่าได้ คือ เทคโนโลยีแบตเตอรี่ Battery Technology ด้วยรูปแบบ และขนาดที่หลากหลายซึ่งมีใช้งานกันอย่างกว้างขวาง .. ไม่ว่าจะเป็นแบตเตอรี่กรดตะกั่ว Lead-Acid Batteries บนรถยนต์ของผู้คน แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries ที่ให้พลังงานแก่โทรศัพท์มือถือ ยานยนต์ไฟฟ้า หรือแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม Nickel-Cadmium Batteries สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า ที่อยู่อาศัย สถานที่ทำงาน โรงงานอุตสาหกรรม และอื่น ๆ อีกมากมาย .. แบตเตอรี่ Batteries สามารถให้พลังงานที่จำเป็นต่อการใช้งานในโลกสมัยใหม่ได้เป็นอย่างดีปราศจากข้อสงสัย ..

ทุกวันนี้รถยนต์ไฟฟ้า EVs ทุกคันใช้แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries .. พวกมันค่อนข้างดี แต่ท้ายที่สุดก็ยังมีน้ำหนักมาก และใช้เวลาชาร์จนานเกินไปสำหรับปริมาณพลังงานที่พวกเขาสามารถจัดเก็บได้ กับพวกมันยังคงมีราคาแพง ..

ปัจจุบัน แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries มีความสามารถในการจัดเก็บพลังงานต่อน้ำหนักอยู่พอสมควร แม้ว่าจะมีข้อกำหนดในการชาร์จที่ค่อนข้างซับซ้อน แน่นอนว่า แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries ไม่ได้สมบูรณ์แบบ แต่ก็ดีเพียงพอสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาเกือบจะแทบทุกรูปแบบ .. อย่างไรก็ตาม การใช้เทคโนโลยีซิลิคอนนาโนไวร์ Silicon Nanowire Anode Technology ที่แอโนด หรือขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries พร้อมไปกับการแก้ปัญหาการบวมแตกของซิลิกอน โดยทำให้ซิลิคอนขยาย และหดตัวได้ภายในโครงสร้างเชิงกลที่แข็งแรงมาก .. การประยุกต์ใช้ซิลิคอนนาโนไวร์ Silicon Nanowires แทนที่วัสดุ Graphite ที่ใช้เป็นขั้วบวก (+) เดิมของแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Batteries ส่งผลให้ความหนาแน่นพลังงานทั้งต่อปริมาตร และต่อน้ำหนัก เพิ่มขึ้นแตะระดับ 1,200 Wh/L และ 450 Wh/Kg ในเซลล์ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Cells ด้วยรอบการชาร์จ และคายประจุ Charge & Discharge Cycles หลายพันรอบ รวมถึงการชาร์จประจุไฟฟ้าอย่างรวดเร็วภายในเวลาไม่ถึง 10 นาที ทำให้เกิดนวัตกรรม และแอปพลิเคชันใหม่ ๆ ที่ยอดเยี่ยมขึ้นอีกมากมายสำหรับการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลาย ด้วยราคาที่ถูกกว่า ซึ่งแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries ทั่วไปในตลาดไม่เคยทำได้มาก่อน ..

ก่อนหน้านี้ สาเหตุหลักที่ทำให้การปรับปรุงแบตเตอรี่ช้าลง คือ คุณสมบัติทางเคมี .. ในแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนทั่วไป Conventional Lithium-Ion Batteries นั้น แอโนด Anode ขั้วบวก (+) ทำจากคาร์บอนในรูปของกราไฟต์ Form of Graphite และความหนาแน่นพลังงานของกราไฟต์มีข้อจำกัด ..

การสรรหาวัสดุแอโนด Anode Material ใหม่ กลายเป็นความจำเป็นยิ่งยวด เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ และวัสดุนั้น คือ ซิลิกอน Silicon : ₁₄Si .. ซิลิกอน สามารถจัดเก็บพลังงานได้มากกว่าถึง 10 เท่าเมื่อเทียบกับกราไฟต์ ซึ่งช่วยให้แบตเตอรี่ลิเธี่ยมมีพลังงานมากขึ้น .. แต่ซิลิกอน จะพองตัวอย่างมากเมื่อชาร์จกับลิเธี่ยม และนั่นอาจทำให้แตก และหยุดทำงาน ..

การเปลี่ยนไปใช้ลวดนาโนซิลิกอน Silicon Nanowires แทนที่โครงตาข่ายกราไฟท์ Graphite Lattice ที่ขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธี่ยม คือ หนึ่งในวิธีการแก้ปัญหาการบวมแตกของซิลิกอนได้อย่างยอดเยี่ยม .. บริษัท Amprius ระบุว่า เมื่อซิลิคอนถูกสร้างเป็นเส้นลวดนาโนที่มีรูพรุนซึ่งเรียงซ้อนกัน เป็นเสมือนป่าที่มีลวดสั้นกว่า และมีเส้นลวดที่ยาวกว่าอยู่ระหว่างกลาง ซึ่งจะทำให้ซิลิคอน สามารถทนต่อการขยายตัว และต้านทานการแตกหัก ยืดอายุเซลล์จนถึงจุดที่ซิลิคอนแอโนด Silicon Anodes อาจกลายเป็นเทคโนโลยีที่แข่งขันได้ในตลาดระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่เคมีไฟฟ้าจากนี้ไป ..

ตัวอย่างข้อดี และข้อได้เปรียบของแบตเตอรี่สายนาโนซิลิคอน 100% ของบริษัท Amprius ในตลาดนั้น ประการแรก เนื่องจากซิลิคอน คือ วัสดุที่ดีที่สุดสำหรับความหนาแน่นของพลังงาน .. การใช้ซิลิคอน 100% บนขั้วบวก Anode ของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน หมายความว่า พวกเขาสามารถจัดหาแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงสุด Lithium-Ion Batteries with the Highest Energy Density ได้ ..

ข้อได้เปรียบประการที่ 2 ได้แก่ คุณสมบัติการนำไฟฟ้าสูง และการเชื่อมต่อที่เหนือชั้น .. สายนาโนของซิลิคอน Silicon Nanowires สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับพื้นผิวโดยไม่จำเป็นต้องมีสารยึดเกาะ หมายความว่าไม่มีสิ่งใดขวางกั้นการไหลของกระแสไฟฟ้า ซึ่งทำให้เทคโนโลยีสายนาโน Nanowire Technology ของพวกเขา ให้อัตราส่วนพลังงานต่อกำลังที่สูงสุด Highest Ratio of Energy to Power ..

ทั้งนี้ ข้อได้เปรียบสำคัญประการที่ 3 นั่นคือ วงจรชีวิตที่ยอดเยี่ยม Excellent Cycle Life .. แบตเตอรี่ลิเธี่ยม 100% Silicon Nanowire บนขั้วบวก Anode (+) ของ Amprius Technologies มีวงจรชีวิตที่ยอดเยี่ยม ซึ่งพวกมันได้รับพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง .. สิ่งนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วสำหรับการใช้งานจริงในเชิงพาณิชย์ กับในหลายองค์กร ซึ่งรวมถึง US National Labs และบริษัทฯ การบิน และอวกาศรายใหญ่ ..

คาดหมายได้ว่า แอโนดที่ทำจากซิลิคอน Silicon-Based Anode ถือเป็นตัวเลือกแอโนด Anode ขั้วบวก (+) ที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries จากนี้ไปไม่มีข้อสงสัย เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง High Energy Density, เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Environmental Friendliness และมีปริมาณสำรองในธรรมชาติอยู่อย่างมากมาย จึงหมายถึง แบตเตอรี่ลิเธี่ยมซิลิคอน Lithium-Silicon Battery ได้กลายเป็นหนึ่งในเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่มีอยู่ในปัจจุบันสำหรับการทำตลาดระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์ได้อย่างยอดเยี่ยมในอนาคต ..

อย่างไรก็ตาม โดยภาพรวมแล้ว หากเมื่อสายนาโนซิลิกอน Silicon Nanowires บนขั้วบวก Anode ของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries เข้าสู่ตลาด และประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ได้เป็นอย่างดีจากนี้ไปแล้ว บางที ในอนาคต เทคโนโลยี Nanowire Batteries จะได้กลายเป็นขั้นต่อไปในวิวัฒนาการของแบตเตอรี่ ซึ่งอาจเปลี่ยนโครงสร้างไฟฟ้าเคมีในชุดแบตเตอรี่บนยานยนต์ไฟฟ้า Electrical Vehicles : EVs ทั้งหมดโดยสิ้นเชิงไปตลอดกาล ..

…………………………………….

คอลัมน์ : Energy Key

By โลกสีฟ้า ..

สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)

ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-

Silicon – Based Anodes for Lithium – Ion Batteries: Effectiveness of Materials Synthesis & Electrode Preparation | ScienceDirect :-

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285516302622

New EV Battery Offers 50% More Density than Traditional Lithium – Ion Batteries | PV Magazine :-

New EV battery offers 50% more density than traditional lithium-ion batteries

This Startup’s EV Battery Can Charge to 80% in 10 Minutes | Electrek :-

This startup’s EV battery can charge to 80% in 10 minutes

Silicon – Based Vs Carbon- – Based Battery Anodes | Power & Beyond :-

https://www.power-and-beyond.com/silicon-based-vs-carbon-based-battery-anodes-a-d99cadfa5b479a410c3b2ffd22c27f3e/

Recent Developments in Silicon Anode Materials for High Performance Lithium – Ion Batteries | Sigmaaldrich :-

https://www.sigmaaldrich.com/TH/en/technical-documents/technical-article/materials-science-and-engineering/batteries-supercapacitors-and-fuel-cells/recent-developments-in-silicon-anode-materials

Silicon Anode Battery Market Size and Forecast | Verified Market Research :-

https://www.verifiedmarketresearch.com/product/silicon-anode-battery-market/

New Battery Technologies That Could Change Everything :-

https://photos.app.goo.gl/fr4TAJbn8HB4tZny8

Lithium Ion Batteries and The Next Generation Battery Documentaries :-

https://goo.gl/photos/ndFuBVGT1z7gemix7