รางวัลโนเบลสาขาเคมีประจำปี 2019 มอบให้กับบุคคล 3 คนจากสองประเทศในวันพุธที่ 9 ตุลาคม 2019 นักวิทยาศาสตร์ทั้งสามนี้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีจากผลงานในการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
นักวิทยาศาสตร์ทั้งสามคือ
- Frances Arnold จากสหรัฐอเมริกา
- George Smith จากสหรัฐอเมริกา
- Gregory Winter จากอังกฤษ
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือเรียกอีกอย่างว่าแบตเตอรี่ Li-ion หรือ LIB เป็นหนึ่งในแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ ในแบตเตอรี่นี้ลิเธียมไอออนจะเคลื่อนที่จากอิเล็กโทรดลบไปยังอิเล็กโทรดบวกเมื่อปล่อยออกมาและย้อนกลับเมื่อชาร์จใหม่
เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบเดิมแบตเตอรี่ลิเธียมเหล่านี้จะชาร์จได้เร็วขึ้นใช้งานได้นานขึ้นและมีความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นเพื่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานขึ้น
หลักการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
โดยทั่วไปหลักการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะแตกต่างจากแบตเตอรี่อัลคาไลน์ (เช่นแบตเตอรี่รีโมททีวี) ความแตกต่างนี้ให้ข้อได้เปรียบที่ใหญ่กว่ามากในการพัฒนาแบตเตอรี่
อิเล็กโทรดในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประกอบด้วยกราไฟต์และลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ กราไฟท์มีความสามารถทางอิเล็กทรอนิกส์ที่อ่อนแอกว่าสังกะสีซึ่งมักใช้ในแบตเตอรี่อัลคาไลน์
ส่วนลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถดึงดูดอิเล็กตรอนได้รุนแรงกว่าแมงกานีสออกไซด์ซึ่งทำให้แบตเตอรี่สามารถกักเก็บพลังงานได้มากกว่าในพื้นที่เท่ากันมากกว่าแบตเตอรี่อัลคาไลน์
สารละลายที่แยกกราไฟต์และลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ประกอบด้วยลิเธียมไอออนที่มีประจุบวกซึ่งก่อตัวและทำลายพันธะเคมีได้ง่ายเมื่อแบตเตอรี่หมดและชาร์จใหม่
อ่านเพิ่มเติม: ยุ่งเกี่ยวกับ Black Hole อีกครั้งมาทบทวนให้ลึกกว่านี้!
ปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งสองวิธีซึ่งแตกต่างจากการก่อตัวของสังกะสีออกไซด์ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนและลิเธียมไอออนไหลย้อนกลับไปมาในรอบประจุและการคายประจุ
ความท้าทายในการพัฒนาแบตเตอรี่
กระบวนการของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่ได้ให้ประสิทธิภาพสูงสุด 100% อย่างแน่นอน ในที่สุดแบตเตอรี่ทั้งหมดก็สูญเสียความสามารถในการกักเก็บพลังงาน ถึงกระนั้นสารประกอบทางเคมี Li-ion ก็มีความแข็งแกร่งเพียงพอที่จะครอบงำเทคโนโลยีแบตเตอรี่ในปัจจุบัน
ความท้าทายหลักในการพัฒนาแบตเตอรี่และการกักเก็บพลังงานโดยทั่วไปคือความสามารถในการจัดเก็บพลังงานดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงพยายามสร้างแบตเตอรี่ที่ดียิ่งขึ้นในแง่ของประสิทธิภาพการจัดเก็บ
การอัพเกรดแบตเตอรี่ต้องอาศัยความเชี่ยวชาญของนักเคมีและนักฟิสิกส์เพื่อดูการเปลี่ยนแปลงในระดับอะตอมตลอดจนวิศวกรเครื่องกลและไฟฟ้าที่สามารถออกแบบและประกอบชุดแบตเตอรี่ที่จ่ายไฟให้อุปกรณ์ได้
ข้อมูลอ้างอิง
- พัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม 3 นักวิทยาศาสตร์ผู้นี้ได้รับรางวัลโนเบล
- แบตเตอรี่ลิเธียมทำงานอย่างไรเมื่อเปิดโทรศัพท์มือถือของเรา