การต่อสู้แย่งชิงอำนาจ

แบตเตอรี่ทำงานเหมือนโรงงานเคมีขนาดเล็ก ในทางเทคนิค แบตเตอรี่คือการรวมกันของ “เซลล์ไฟฟ้าเคมี” สองเซลล์ขึ้นไป ซึ่งพลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาเคมีจะทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอน ยิ่งพลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีมากเท่าใด อิเล็กตรอนก็จะยิ่งไหลมากขึ้นเท่านั้น อิเล็กตรอนเหล่านั้นจะจ่ายกระแสไฟให้กับสิ่งที่แบตเตอรี่กำลังจ่ายอยู่ — นาฬิกาในครัว, สัญญาณเตือนควัน, เครื่องยนต์ของรถยนต์

ในการจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ดังกล่าว 

อิเล็กตรอนจะต้องไหลผ่านวงจรที่เชื่อมต่ออิเล็กโทรดสองขั้ว เรียกว่าแอโนดและแคโทด ซึ่งคั่นด้วยสารที่เรียกว่าอิเล็กโทรไลต์ ที่ขั้วบวก ปฏิกิริยาออกซิเดชันทางเคมีจะปล่อยอิเล็กตรอน ที่แคโทด อิเล็กตรอนจะถูกดูดเข้าไปในปฏิกิริยารีดักชัน อิเล็กโทรไลต์ช่วยให้ไอออนที่เกิดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชันสามารถผ่านไปมาระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสอง ทำให้วงจรสมบูรณ์

ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้สำหรับอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ แบตเตอรี่อาจถูกชาร์จใหม่โดยการจ่ายกระแสไฟที่ขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมีย้อนกลับ ในการสร้างสูตรอาหารใหม่สำหรับซุปไฟฟ้าเคมีแบบชาร์จไฟได้ นักวิจัยแบตเตอรี่ต้องระวังปฏิกิริยาข้างเคียงที่อาจทำให้ทุกอย่างเสีย

“มีปฏิกิริยาเคมีที่คุณต้องการ — ปฏิกิริยาที่เก็บพลังงานและปล่อยมันออกมา” Crabtree กล่าว “แต่ยังมีอีกหลายสิบ … ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเช่นกัน” ปฏิกิริยาข้างเคียงเหล่านี้อาจทำให้แบตเตอรี่ไม่ทำงาน หรือแย่กว่านั้น นำไปสู่ความเสี่ยงที่จะเกิดการคายประจุเป็นหายนะ (พิจารณาการยิงล่าสุดในสมาร์ทโฟน Galaxy Note 7 ของ Samsung)

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรุ่นแรกๆ ตั้งแต่ปี 1970 

มีขั้วบวกที่ทำจากโลหะลิเธียมบริสุทธิ์ เมื่อใช้ซ้ำหลายครั้ง ลิเธียมไอออนจะถูกถอดออกและนำไปชุบที่แอโนด ทำให้เกิดการขยายเหมือนนิ้วที่เอื้อมผ่านไปยังแคโทด ทำให้แบตเตอรี่ลัดวงจร แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบันมีขั้วบวกที่ทำจากกราไฟท์ (รูปแบบของคาร์บอน) เพื่อให้ลิเธียมไอออนที่หลวมสามารถเกาะอยู่ระหว่างแผ่นอะตอมของคาร์บอนได้

เดิมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับการพัฒนาโดยคำนึงถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก พวกเขาไม่ได้ออกแบบมาเพื่อเก็บไฟฟ้าบนกริดหรือจ่ายไฟให้กับยานพาหนะไฟฟ้า รถยนต์ไฟฟ้าต้องการพลังงานจำนวนมาก พลังงานระเบิดอย่างรวดเร็วเพื่อเคลื่อนจากจุดหยุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ขณะนี้ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าได้รวมแบตเตอรี่ดังกล่าวเป็นพันก้อนเข้าด้วยกันเพื่อจ่ายพลังงานได้ไกลถึง 200 ไมล์ก่อนที่จะชาร์จใหม่ แต่ระยะดังกล่าวยังต่ำกว่าที่ถังน้ำมันสามารถให้ได้มาก และแบตเตอรีลิเธียมไอออนจะระบายออกเร็วเกินไปที่จะป้อนความต้องการบนกริดเป็นเวลานาน

เพียงแค่ใส่แบตเตอรี่เพิ่มเข้าไปในรถหรือกริดก็ไม่ใช่คำตอบ Crabtree กล่าว การเก็บสต็อคไม่ได้ช่วยปรับปรุงเวลาในการชาร์จหรืออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ มันยังเทอะทะ ผู้ผลิตรถยนต์ต้องออกจากห้องคนขับสำหรับผู้โดยสารรวมถึงพื้นที่เก็บสัมภาระบางส่วน ในการทำให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถแข่งขันกับหรือดีกว่ายานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายใน ผู้ผลิตจะต้องใช้แบตเตอรี่ที่มีต้นทุนต่ำและให้พลังงานสูงซึ่งมีอายุการใช้งานสูงสุด 15 ปี ในทำนองเดียวกัน แบตเตอรี่แบบกริดจำเป็นต้องเก็บพลังงานไว้ใช้ในภายหลังด้วยต้นทุนที่ต่ำ และใช้งานได้นานหลายทศวรรษ

“ไม่มีแบตเตอรี่ชนิดใดที่จะตอบสนองทุกความต้องการของเราได้” Yet-Ming Chiang นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุของ MIT กล่าว แบตเตอรี่ที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์พกพานั้นแตกต่างอย่างมากจากแบตเตอรี่ที่จำเป็นสำหรับการขนส่งหรือการจัดเก็บในระดับกริด คาดว่าจะเห็นแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ ใหม่ ซึ่งแต่ละประเภทได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานเฉพาะ

credit : echocolatenyc.com echotheatrecompany.org faithbaptistchurchny.org familytaxpayers.net felhotarhely.net fenyvilag.com funnypostersgallery.com gandgfamilyracing.com gremifloristesdecatalunya.com grlanparty.net