อะไรอยู่ใน Li ion battery มีโลหะลิเทียมเป็นแผ่นๆอยู่ในนั้นหรือเปล่า?
จากที่โพสที่แล้วอธิบายเกี่ยวกับกลไกไฟฟ้าเคมีมาแล้วนะคะ ซึ่งนั้นคือโครงสร้างและส่วนประกอบหลักของแบตเตอรี่เลยค่ะ
1.ขั้วบวก(cathode) ขั้วที่จะคอยให้อิเล็กตรอน และลิเทียมไอออน
2. ขั้วลบ(anode) ขั้วที่จะคอยรับลิเทียมและอิเล็กตรอน
3. อิเล็กตรอไลต์(electrolyte)
แต่เอ๋ เจ้าขั้วบวกขั้วลบของ แบตเตอรี่นี่แหละ มันคืออะไร มันจะมีหน้าตาเป็นโลหะเลยไหม เป็นแท่งๆเลยไหม? เรามาดูกันเลยค่ะ
จริงๆแล้วขั้วบวกขั้วลบของแบตเตอรี่เป็นสารประกอบค่ะ เริ่มที่ขั้วบวกก่อนนะคะ เนื่องจากขั้วบวกชอบให้ลิเทียม ดังนั้น ขั้วบวกจึงเป็นขั้วที่มีลิเทียมอยู่เสมอค่ะ เช่น LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4. ซึ่งสารประกอบเหล่านี้ส่วนมากจะมีลักษณเป็นผงๆ สีดำค่ะ แต่เอ๋เจ้าลิเทียมอยู่ยังไงในนั้น ถ้าหากเรา zoom เข้าไปในระดับอะตอม หน้าตาของสารประกอบจะเป็นแบบนี้ค่ะ
https://www.nature.com/articles/am20167
ภาพ a คือ LiCoO2, b คือ LiMn2O4 และ c คื LiFePO4 คร้า จะเห็นว่ามันแอบสร้างตัวเป็นเหมือนผลึกในระดับอะตอม ซึ่งมันเป็นธรรมชาติค่ะ อย่างที่เราเห็นว่า คาร์บอนอะตอมรวมกันยังเป็นเพรชที่เป็นผลึกให้เราเห็น แต่ในทางเดียวกัน ธาตุหลายๆธาตุรวมตัวกันก็สามารถสร้างตัวเองเป็นผลึกได้ค่ะ อย่างที่เราเห็นโครงสร้างในระดับอะตอมของทั้งสามตัวนี้
จะเห็นว่าสีเขียวเล็กๆ คือ อะตอมของลิเทียมค่ะ ซึ่งมันดูเหมือนอยู่ในบริเวณพื้นที่ว่างของผลึก ถูกต้องแล้วค่ะ เจ้าลิเทียมอะตอมจะอาศัยอยู่ในพื้นที่ที่ว่างของผลิกนั้นเอง และมันสามารถที่จะวิ่งออกมา หรือเข้าไปได้ด้วยเหมือนเข้าออกบ้านตัวเองค่ะ
ซึ่งที่มันเป็นอย่างนี้ได้ก็เพราะธรรมชาติสร้างมาค่ะและนักวิทยาศาสตร์ก็เป็นคนค้นพบและนำมาใช้ในแบตเตอรี่ค่ะ ซึ่งผู้ที่ค้นพบคนแรกก็ไม่ใช่ใครที่ไหนค่ะ อีกท่านที่ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีปี 2019
คุณปู่ จอห์น บี. กู๊ดอีนัฟ จากมหาวิทยาลัย เทกซัสนั้นเองค่ะ
https://www.bbc.com/thai/international-49988668
ในทางเดียวกันกับขั้วลบค่ะ ในเมื่อขั้วบวกมีลิเทียม ขั้วลบก็ห้ามมีลิเทียมค่ะ แต่ต้องมีที่ว่างให้ลิเทียมเข้าไปอยู่ในนั้น ซึ่งก็มีอาจาร์ยอีกท่านที่ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี ปี2019 เช่นกันเป็นคนค้นพบ สารจำพวกคาร์บอน ที่มีพื้นที่ให้ลิเทียม ลองมาดูกันว่า สารคาร์บอนที่ว่านั้นในระดับโครงสร้างอะตอมจะเป็นอย่างไร ภาพข้างล่างเลยค่ะ
https://www.chemtube3d.com/lib_graphite-2/
สีดำ คือ คาร์บอนอะตอมที่จับกันค่ะ และมันเรียงโครงสร้างเป็นชั้นๆค่ะ พอมีที่ว่างให้ลิเทียมสีม่วงเข้าไปอยู่ได้ นี่คือโครงสร้างของ แกร์ไฟต์ ที่อยู่ตามหัวดินสอของเราๆนั้นเองค่ะ สุดยอดเลยนะคะ โครงสร้างที่สร้างจากธรรมชาติ แต่กลับมาประโยคอย่างคาดไม่ถึง และบุคคลที่ค้นพบขั้วลบนี้คือ อาจาร์ยอากิระ โยชิโนะ เจ้าของรางวัลโนเบลนั้นเองค่ะ
https://www.bbc.com/thai/international-49988668
ซึ่งทั้งหมดนี้ถ้าเราลองเอาภาพของ ขั้วลบ และขั้วบวกมาทำงานร่วมกันก็จะประมาณนี้ค่ะ
https://analyteguru.com/resources/trace-degradation-analysis-of-lithium-ion-battery-components/
ลิเทียมจะสามารถไปๆกลับๆ จากขั้วบวกขั้วลบ ได้เลยค่ะ นี้คือหลักการ และสิ่งที่อยู่ใน Li ion battery ค่ะ
เป็นยังไงบ้างคะ โพสนี้ไม่ยากเกินที่จะเข้าใจใช่ไหมคะ เดี๋ยวเรามาดูกันว่าแบตก้อนนึงจะคำนวณพลังงานยังไง และขั้วบวก ขั้วลบชนิดไหน มีพลังงานมากที่สุด
ติดตามได้เลยค่ะ
- 2
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
