แบตเตอรี่เป็นหนึ่งในอุปสรรคความเร็วที่ใหญ่ที่สุดในการนํารถไฟฟ้า (EV) มาใช้ในจํานวนมาก แต่ถ้ามันไม่เพียงแค่ใช้ได้ยาวนาน แต่ยังสามารถซ่อมตัวเองได้ล่ะนั่นเป็นวิสัยทัศน์ที่ขับเคลื่อนนักวิจัย เช่น โยฮันเนส ซีกลเลอร์ และลู ซูฟูที่กําลังทํางานเพื่อทําให้สิ่งนี้เป็นจริง
การขายรถยนต์ไฟฟ้าในยุโรปเพิ่มขึ้น 20% ในเดือนกุมภาพันธ์ เมื่อเทียบกับเดือนเดียวกันในปี 2024แต่การเดินทางของพวกเขาก็ไม่ไร้ปัญหา.
รถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้แบตเตอรี่ลิทธิียมออน เหมือนกับแบตเตอรี่ในโทรศัพท์ แต่ใหญ่และซับซ้อนกว่ามาก แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าประกอบด้วยโลหะมีค่าหลายสิบกิโลกรัมนิเคิลและทองแดง และต้องใช้ได้มากกว่าสิบปี, ตรงกับอายุการใช้งานที่คาดหวังของ EV
เพื่อรับมือกับโจทย์นี้ ทีมนักวิจัยได้มารวมตัวกันภายใต้นโยบายที่ได้รับการสนับสนุนจากสหภาพยุโรป ชื่อ PHOENIX โดยมีเป้าหมายที่จะพัฒนาแบตเตอรี่ที่สามารถรักษาตัวเองทําให้มันปลอดภัยและลดความต้องการของโลหะแบตเตอรี่ใหม่.
"ความคิดคือการขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่และลดการก้าวหน้าคาร์บอน เพราะแบตเตอรี่เดียวกันสามารถซ่อมแซมตัวเองนักวิทยาศาสตร์วัสดุที่สถาบัน Fraunhofer สําหรับการวิจัยซิลิแคต ISC ในเยอรมนี.
ในปี 2023 สหภาพยุโรปได้ระบุวัสดุ 34 ชนิดเป็นวัสดุที่สําคัญ รวมถึงโลหะแบตเตอรี่ เช่น ลิทธิียม นิเคิล ทองแดง และโคบัลต
โครงการ PHOENIX ได้รับชื่อจากนกในตํานานที่ลุกขึ้นจากเถ้าของตนเอง เป็นสัญลักษณ์ที่เหมาะสมสําหรับการเกิดใหม่และการปรับปรุงที่นักวิจัยหวังที่จะบรรลุในเทคโนโลยีแบตเตอรี่
และความเสี่ยงสูงรถยนต์และรถตู้ใหม่ทั้งหมดที่ขายตั้งแต่ปี 2035ปัจจุบันนี้ การปรับปรุงการประกอบกิจการ
เพื่อให้มันเกิดขึ้น รถไฟฟ้าต้องใช้แบตเตอรี่ที่ดีกว่า
ใครก็ตามที่มีสมาร์ทโฟน ก็รู้ถึงความผิดหวังกับแบตเตอรี่ หลังจากไม่กี่ปี อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะลดลง
เกิดขึ้นเพราะบางส่วนของแบตเตอรี่จะลดความแข็งแรง เมื่อแบตเตอรี่ถูกชาร์จและปล่อยชาร์จซ้ําๆ
นักวิทยาศาสตร์จากเบลเยียม เยอรมนี อิตาลี สเปน และสวิตเซอร์แลนด์ กําลังร่วมมือกัน เพื่อออกแบบเซ็นเซอร์ ที่ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงภายในแบตเตอรี่ลิตিয়ামไอออนและเริ่มต้นการบํารุงตัวเองของแบตเตอรี่เมื่อจําเป็น.
เป้าหมายคือการเพิ่มอายุการใช้งานของแบตเตอรี่เป็นสองเท่า และโดยขยายอายุการใช้งานของ EVs
รางวัลแนวคิดคือการขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และลดปริมาณคาร์บอน เพราะแบตเตอรี่เดียวกันสามารถซ่อมตัวเองได้
ในปัจจุบัน ระบบบริหารแบตเตอรี่ (BMS) ระบบบริหารแบตเตอรี่ (BMS) สมองของแบตเตอรี่ ติดตามความแรงกดและอุณหภูมิของแบตเตอรี่ เพื่อให้แน่ใจว่ามันจะไม่อุ่นเกินและทําให้เกิดปัญหาความปลอดภัย
ณ ปัจจุบัน สิ่งที่ตรวจจับได้ มีขั้นต่ํามากในอุณหภูมิทั่วไป ความดันและกระแสไฟฟ้า นอกจากจะให้ประมาณการของพลังงานที่เหลือกล่าวว่า Yves Stauffer, วิศวกรที่ศูนย์ศึกษาอิเล็กทรอนิกส์และไมโครเทคโนโลยีสวิตเซอร์แลนด์ (CSEM), ศูนย์นวัตกรรมที่พัฒนาเทคโนโลยีที่รบกวน.
ทีมงานฟีนิกซ์ตั้งเป้าที่จะไปไกลกว่านี้ ด้วยการนําเซ็นเซอร์และเครื่องกระตุ้นที่ทันสมัยเข้ามา บางเครื่องจะตรวจจับเมื่อแบตเตอรี่ขยายตัวและบางคนจะระวังก๊าซอันตราย เช่น ไฮโดรเจนหรือคาร์บอนโมโนออกไซด์.
เซ็นเซอร์ทั้งหมดนี้ จะให้ระบบเตือนก่อนเรื่องสุขภาพของแบตเตอรี่
เมื่อสมองของแบตเตอรี่ตัดสินใจว่าต้องการการซ่อมแซม การรักษาจะเริ่มต้นหรือใช้ความร้อนที่เป้าหมายเพื่อกระตุ้นกลไกการซ่อมแซมตนเองภายใน.
"แนวคิดคือภายใต้การรักษาด้วยความร้อน การผูกพันทางเคมีที่โดดเด่นบางอย่างจะลดกลับ" ซูฟู นักเคมีแบตเตอรี่ที่ CSEM ที่ทํางานใน PHOENIX กล่าว
วิธีการเยียวยาตัวเองอีกวิธีหนึ่งใช้สนามแม่เหล็ก เพื่อทําลายดันดริท องค์ประกอบโลหะที่มีสาขาที่สร้างขึ้นบนไฟฟ้าของแบตเตอรี่ระหว่างการชาร์จ และอาจทําให้วงจรสั้นและล้มเหลว
นักวิจัยในโฟนิกซ์ยังตั้งเป้าที่จะเพิ่มระยะทางของ EV และลดขนาดของแบตเตอรี่
"เรากําลังพยายามพัฒนาแบตเตอรี่รุ่นใหม่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า" ซูฟูกล่าวว่าซึ่งจะทําให้มันเบาขึ้น และทําให้มันขับรถได้ไกลกว่าเดิม ด้วยการชาร์จครั้งเดียว.
กลยุทธ์หนึ่งคือการเปลี่ยนแกรฟิต ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้ในดินสอ ด้วยซิลิคอน ซึ่งอยู่ระหว่างโลหะและโลหะไม่
ซูฟูบอกว่าสิ่งนี้ไม่ได้ถูกนํามาใช้อย่างแพร่หลายในแบตเตอรี่พาณิชย์ในปัจจุบัน ส่วนหนึ่งเพราะซิลิคอนมีความมั่นคงน้อยกว่าและปริมาณของมันสามารถขยายขึ้นถึง 300% ในระหว่างการชาร์จและการปล่อยแบตเตอรี่จะต้องสามารถอยู่รอดกับการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงเหล่านี้ หรือซ่อมตัวเอง.
รางวัลเรากําลังพยายามที่จะพัฒนาแบตเตอรี่รุ่นใหม่ ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า
ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2525 แชตชิ้นใหม่ของเซ็นเซอร์ต้นแบบและเครื่องก่อการร้ายถูกพัฒนาและส่งไปยังพันธมิตรเพื่อทดสอบบนเซลล์ถุงแบตเตอรี่ ภาพยนต์เบาและเรียบ
อย่างไรก็ตาม ขณะที่การชาร์จแบตเตอรี่ด้วยเซ็นเซอร์ เป็นสิ่งที่ดีสําหรับการให้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพสุขภาพของแบตเตอรี่ มันยังเพิ่มต้นทุนด้วยดังนั้นทีมงานจึงมุ่งเน้นการระบุเทคโนโลยีใดที่นําผลประโยชน์เพียงพอเพื่ออ้างอิงค่าใช้จ่ายของ EVs.
ไม่ว่าวิธีการใดจะปรากฏอยู่ มันจะทําให้รถไฟฟ้าในอนาคต ใช้งานได้ยาวนานและขับรถไกลกว่า โดยใช้แบตเตอรี่ที่ปลอดภัย สะดวกสบายและใช้ทรัพยากรน้อยกว่า
การขยายอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยังจะลดผลกระทบคาร์บอนของรถไฟฟ้า โดยให้ประโยชน์ต่อผู้บริโภคและสิ่งแวดล้อม
"มันน่าตื่นเต้นที่จะขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่และทํางานกับ EVs" ซีเกลเลอร์กล่าวว่า
แบตเตอรี่เป็นหนึ่งในอุปสรรคความเร็วที่ใหญ่ที่สุดในการนํารถไฟฟ้า (EV) มาใช้ในจํานวนมาก แต่ถ้ามันไม่เพียงแค่ใช้ได้ยาวนาน แต่ยังสามารถซ่อมตัวเองได้ล่ะนั่นเป็นวิสัยทัศน์ที่ขับเคลื่อนนักวิจัย เช่น โยฮันเนส ซีกลเลอร์ และลู ซูฟูที่กําลังทํางานเพื่อทําให้สิ่งนี้เป็นจริง
การขายรถยนต์ไฟฟ้าในยุโรปเพิ่มขึ้น 20% ในเดือนกุมภาพันธ์ เมื่อเทียบกับเดือนเดียวกันในปี 2024แต่การเดินทางของพวกเขาก็ไม่ไร้ปัญหา.
รถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้แบตเตอรี่ลิทธิียมออน เหมือนกับแบตเตอรี่ในโทรศัพท์ แต่ใหญ่และซับซ้อนกว่ามาก แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าประกอบด้วยโลหะมีค่าหลายสิบกิโลกรัมนิเคิลและทองแดง และต้องใช้ได้มากกว่าสิบปี, ตรงกับอายุการใช้งานที่คาดหวังของ EV
เพื่อรับมือกับโจทย์นี้ ทีมนักวิจัยได้มารวมตัวกันภายใต้นโยบายที่ได้รับการสนับสนุนจากสหภาพยุโรป ชื่อ PHOENIX โดยมีเป้าหมายที่จะพัฒนาแบตเตอรี่ที่สามารถรักษาตัวเองทําให้มันปลอดภัยและลดความต้องการของโลหะแบตเตอรี่ใหม่.
"ความคิดคือการขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่และลดการก้าวหน้าคาร์บอน เพราะแบตเตอรี่เดียวกันสามารถซ่อมแซมตัวเองนักวิทยาศาสตร์วัสดุที่สถาบัน Fraunhofer สําหรับการวิจัยซิลิแคต ISC ในเยอรมนี.
ในปี 2023 สหภาพยุโรปได้ระบุวัสดุ 34 ชนิดเป็นวัสดุที่สําคัญ รวมถึงโลหะแบตเตอรี่ เช่น ลิทธิียม นิเคิล ทองแดง และโคบัลต
โครงการ PHOENIX ได้รับชื่อจากนกในตํานานที่ลุกขึ้นจากเถ้าของตนเอง เป็นสัญลักษณ์ที่เหมาะสมสําหรับการเกิดใหม่และการปรับปรุงที่นักวิจัยหวังที่จะบรรลุในเทคโนโลยีแบตเตอรี่
และความเสี่ยงสูงรถยนต์และรถตู้ใหม่ทั้งหมดที่ขายตั้งแต่ปี 2035ปัจจุบันนี้ การปรับปรุงการประกอบกิจการ
เพื่อให้มันเกิดขึ้น รถไฟฟ้าต้องใช้แบตเตอรี่ที่ดีกว่า
ใครก็ตามที่มีสมาร์ทโฟน ก็รู้ถึงความผิดหวังกับแบตเตอรี่ หลังจากไม่กี่ปี อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะลดลง
เกิดขึ้นเพราะบางส่วนของแบตเตอรี่จะลดความแข็งแรง เมื่อแบตเตอรี่ถูกชาร์จและปล่อยชาร์จซ้ําๆ
นักวิทยาศาสตร์จากเบลเยียม เยอรมนี อิตาลี สเปน และสวิตเซอร์แลนด์ กําลังร่วมมือกัน เพื่อออกแบบเซ็นเซอร์ ที่ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงภายในแบตเตอรี่ลิตিয়ামไอออนและเริ่มต้นการบํารุงตัวเองของแบตเตอรี่เมื่อจําเป็น.
เป้าหมายคือการเพิ่มอายุการใช้งานของแบตเตอรี่เป็นสองเท่า และโดยขยายอายุการใช้งานของ EVs
รางวัลแนวคิดคือการขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และลดปริมาณคาร์บอน เพราะแบตเตอรี่เดียวกันสามารถซ่อมตัวเองได้
ในปัจจุบัน ระบบบริหารแบตเตอรี่ (BMS) ระบบบริหารแบตเตอรี่ (BMS) สมองของแบตเตอรี่ ติดตามความแรงกดและอุณหภูมิของแบตเตอรี่ เพื่อให้แน่ใจว่ามันจะไม่อุ่นเกินและทําให้เกิดปัญหาความปลอดภัย
ณ ปัจจุบัน สิ่งที่ตรวจจับได้ มีขั้นต่ํามากในอุณหภูมิทั่วไป ความดันและกระแสไฟฟ้า นอกจากจะให้ประมาณการของพลังงานที่เหลือกล่าวว่า Yves Stauffer, วิศวกรที่ศูนย์ศึกษาอิเล็กทรอนิกส์และไมโครเทคโนโลยีสวิตเซอร์แลนด์ (CSEM), ศูนย์นวัตกรรมที่พัฒนาเทคโนโลยีที่รบกวน.
ทีมงานฟีนิกซ์ตั้งเป้าที่จะไปไกลกว่านี้ ด้วยการนําเซ็นเซอร์และเครื่องกระตุ้นที่ทันสมัยเข้ามา บางเครื่องจะตรวจจับเมื่อแบตเตอรี่ขยายตัวและบางคนจะระวังก๊าซอันตราย เช่น ไฮโดรเจนหรือคาร์บอนโมโนออกไซด์.
เซ็นเซอร์ทั้งหมดนี้ จะให้ระบบเตือนก่อนเรื่องสุขภาพของแบตเตอรี่
เมื่อสมองของแบตเตอรี่ตัดสินใจว่าต้องการการซ่อมแซม การรักษาจะเริ่มต้นหรือใช้ความร้อนที่เป้าหมายเพื่อกระตุ้นกลไกการซ่อมแซมตนเองภายใน.
"แนวคิดคือภายใต้การรักษาด้วยความร้อน การผูกพันทางเคมีที่โดดเด่นบางอย่างจะลดกลับ" ซูฟู นักเคมีแบตเตอรี่ที่ CSEM ที่ทํางานใน PHOENIX กล่าว
วิธีการเยียวยาตัวเองอีกวิธีหนึ่งใช้สนามแม่เหล็ก เพื่อทําลายดันดริท องค์ประกอบโลหะที่มีสาขาที่สร้างขึ้นบนไฟฟ้าของแบตเตอรี่ระหว่างการชาร์จ และอาจทําให้วงจรสั้นและล้มเหลว
นักวิจัยในโฟนิกซ์ยังตั้งเป้าที่จะเพิ่มระยะทางของ EV และลดขนาดของแบตเตอรี่
"เรากําลังพยายามพัฒนาแบตเตอรี่รุ่นใหม่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า" ซูฟูกล่าวว่าซึ่งจะทําให้มันเบาขึ้น และทําให้มันขับรถได้ไกลกว่าเดิม ด้วยการชาร์จครั้งเดียว.
กลยุทธ์หนึ่งคือการเปลี่ยนแกรฟิต ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้ในดินสอ ด้วยซิลิคอน ซึ่งอยู่ระหว่างโลหะและโลหะไม่
ซูฟูบอกว่าสิ่งนี้ไม่ได้ถูกนํามาใช้อย่างแพร่หลายในแบตเตอรี่พาณิชย์ในปัจจุบัน ส่วนหนึ่งเพราะซิลิคอนมีความมั่นคงน้อยกว่าและปริมาณของมันสามารถขยายขึ้นถึง 300% ในระหว่างการชาร์จและการปล่อยแบตเตอรี่จะต้องสามารถอยู่รอดกับการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงเหล่านี้ หรือซ่อมตัวเอง.
รางวัลเรากําลังพยายามที่จะพัฒนาแบตเตอรี่รุ่นใหม่ ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า
ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2525 แชตชิ้นใหม่ของเซ็นเซอร์ต้นแบบและเครื่องก่อการร้ายถูกพัฒนาและส่งไปยังพันธมิตรเพื่อทดสอบบนเซลล์ถุงแบตเตอรี่ ภาพยนต์เบาและเรียบ
อย่างไรก็ตาม ขณะที่การชาร์จแบตเตอรี่ด้วยเซ็นเซอร์ เป็นสิ่งที่ดีสําหรับการให้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพสุขภาพของแบตเตอรี่ มันยังเพิ่มต้นทุนด้วยดังนั้นทีมงานจึงมุ่งเน้นการระบุเทคโนโลยีใดที่นําผลประโยชน์เพียงพอเพื่ออ้างอิงค่าใช้จ่ายของ EVs.
ไม่ว่าวิธีการใดจะปรากฏอยู่ มันจะทําให้รถไฟฟ้าในอนาคต ใช้งานได้ยาวนานและขับรถไกลกว่า โดยใช้แบตเตอรี่ที่ปลอดภัย สะดวกสบายและใช้ทรัพยากรน้อยกว่า
การขยายอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยังจะลดผลกระทบคาร์บอนของรถไฟฟ้า โดยให้ประโยชน์ต่อผู้บริโภคและสิ่งแวดล้อม
"มันน่าตื่นเต้นที่จะขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่และทํางานกับ EVs" ซีเกลเลอร์กล่าวว่า
