Ep. 2 ผลของอัตราการอัดและคายประจุต่อโครงสร้าง ความสถียร และการแพร่ของลิเทียมไอออนในวัสดุ Layered-Layered Oxide

สาขาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น

บทความโดย รศ. ดร.นงลักษณ์ มีทอง และคณะ

งานวิจัยนี้ได้ทำการศีกษาวัสดุขั้วบวก (Layered Oxides) สำหรับแบตเตอรี่ชนิดลิเทียมไอออนซึ่งเป็นวัสดุที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง จากการศึกษาพบว่าความเร็วในการอัดและคายประจุมีผลต่อความเสถียรทางโครงสร้างของวัสดุดังกล่าว การอัดและคายประจุช้าจะส่งผลให้วัสดุเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอย่างรวดเร็วส่งผลให้มีรอบการใช้งานสั้น ในขณะที่การอัดและคายประจุเร็ว (fast charge) การเปลี่ยนแปลงและความเสียหายทางโครงสร้างจะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ ทำให้รอบการใช้งานยาวนานขึ้น แสดงให้เห็นว่าวัสดุขั้วบวกนี้เหมาะสำหรับการใช้งานในระบบที่ต้องการความหนาแน่นพลังงานและกำลังไฟฟ้าสูงเช่น ยานยนต์ไฟฟ้าและระบบกักเก็บพลังงาน เป็นต้น

งานวิจัยได้ศึกษาผลของความเร็วในการอัดและคายประจุต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระดับอะตอมและจุลภาคของวัสดุขั้วบวก Layered Oxides โดยการประยุกต์ใช้เทคนิค XAS ร่ามกับการคำนวณทางคอมพิวเตอร์ และ HRTEM พบว่าการเปลี่ยนโครงสร้างจากโครงสร้างแบบเลเยอร์เป็นแบบสปิเนลและความเสียหายทางโครงสร้างผลึกเกิดขึ้นได้น้อยเมื่อทำการอัดและคายประจุอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ยังพบว่าขั้วไฟฟ้าที่ผ่านการอัดและคายประจุอย่างรวดเร็ดจะมีค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านลิเทียมไอออนสูงกว่าขั้วไฟฟ้าที่ผ่านการอัดและคายประจุอย่างช้าๆเมื่อผ่านการใช้งานหลายๆรอบ ซึ่งเป็นองค์ความรู้ใหม่เกี่ยวกับปัจจัยการใช้งานที่มีผลต่ออายุการใช้งานและเป็นแนวทางในการใช้งานของวัสดุขั้วบวกเลเยอร์อ็อกไซค์ในแบตเตอรี่ชนิดลิเทียมไอออนเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด


Share this post