อุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้ากำลังก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว และความก้าวหน้าส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับแบตเตอรี่ ในช่วงไม่กี่สัปดาห์ที่ผ่านมา มีการพัฒนาที่สำคัญสามประการที่แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงที่เป็นรูปธรรม ได้แก่ ระบบระบายความร้อนที่ผลิตในสเปน วัสดุพอลิเมอร์ใหม่ที่ช่วยยืดอายุการใช้งานของเซลล์ และสิทธิบัตรของจีนที่ทำให้เทคโนโลยีโซลิดสเตทใกล้ความเป็นจริงมากขึ้น นวัตกรรมเหล่านี้แก้ไขปัญหาที่แตกต่างกันแต่ส่งเสริมซึ่งกันและกันตั้งแต่การจัดการความร้อนไปจนถึงความทนทานและความหนาแน่นของพลังงาน
ในขณะที่โรงงานของ Mahle ในเมืองตาร์ราโกนา กำลังผลิตแผ่นควบคุมอุณหภูมิในปริมาณมากอยู่แล้ว ห้องปฏิบัติการในเกาหลีใต้และจีนก็กำลังนำเสนอโซลูชันทางเคมีและโครงสร้างที่ให้คำมั่นว่าจะทำให้แบตเตอรี่มีประสิทธิภาพมากขึ้น สิ่งที่เป็นจุดร่วมกันคือการแสวงหาความเป็นอิสระที่มากขึ้นและอายุขัยที่ยืนยาวขึ้นปัจจัยทั้งสองนี้ยังคงเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้ในวงกว้าง
บริษัท Mahle เริ่มการผลิตแผ่นระบายความร้อนในเมืองมงต์บลังค์
โรงงานของ Mahle ในเมืองมงต์บลองก์ (ตาร์ราโกนา) ได้เริ่มการผลิตชิ้นส่วนสำคัญในปริมาณมากแล้ว นั่นคือ แผ่นระบายความร้อนสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า การลงทุนหลายสิบล้านยูโร สิ่งนี้ทำให้สามารถปรับปรุงสิ่งอำนวยความสะดวกให้ทันสมัยและเพิ่มกำลังการผลิตได้ถึง 15.000 หน่วยต่อสัปดาห์ นอกจากนี้ พนักงานจำนวน 750 คนยังได้รับการจ้างงานในตำแหน่งที่มีทักษะเพิ่มขึ้นในพื้นที่อีกด้วย
แผ่นเหล่านี้ช่วยรักษาอุณหภูมิของแบตเตอรี่ให้ต่ำกว่า 40 องศาเซลเซียส และช่วยให้ความร้อนกระจายอย่างสม่ำเสมอระหว่างเซลล์ต่างๆ การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการชาร์จเร็วและอายุการใช้งานที่ยาวนานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปจะเร่งการเสื่อมสภาพ กระบวนการผลิตจึงเป็นระบบอัตโนมัติสูง มีการแทรกแซงจากมนุษย์น้อยที่สุด เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดด้านความต้านทานการกัดกร่อนและความสะอาดของพื้นผิว โรเจอร์ กอมโบ ผู้จัดการโรงงาน เน้นย้ำว่าโครงการนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพทางอุตสาหกรรมของมาห์เลในด้านยานยนต์ไฟฟ้า
โพลิเมอร์แบบไฮบริดช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้เป็นสองเท่า
ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยซองคยุนกวันและมหาวิทยาลัยแห่งชาติโซลได้พัฒนาสารยึดเกาะโพลีเมอร์ชนิดใหม่ที่ช่วยให้สามารถผลิตอิเล็กโทรดที่มีความหนาขึ้นได้โดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพ วัสดุชนิดนี้เรียกว่า DHP ซึ่งเป็นการผสมผสานระหว่างอีลาสเทนและกรดโพลีอะคริลิกโพลิเมอร์สองชนิดที่มีคุณสมบัติเสริมกัน: ชนิดแรกให้ความยืดหยุ่น และชนิดที่สองมีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแรงกับส่วนประกอบของอิเล็กโทรด
ในแบตเตอรี่ทั่วไป สารยึดเกาะโพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF) มีแนวโน้มที่จะเคลื่อนตัวไปยังพื้นผิวระหว่างการอบแห้งเมื่ออิเล็กโทรดมีความหนา ทำให้เกิดรอยแตกและหลุดลอก โพลิเมอร์ชนิดใหม่นี้ช่วยแก้ปัญหาดังกล่าวและเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะเป็นสองเท่าเซลล์ DHP สามารถรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างได้แม้ในอิเล็กโทรดที่หนา โดยยังคงรักษาความจุเริ่มต้นไว้ได้ถึง 86,8% หลังจากการชาร์จและคายประจุ 200 รอบ ในขณะที่เซลล์แบบดั้งเดิมหยุดทำงานหลังจากประมาณ 95 รอบ นอกจากนี้ เทคโนโลยีนี้ยังสามารถบูรณาการเข้ากับสายการผลิตที่มีอยู่ได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ใหม่ ทำให้การนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเป็นไปได้ง่ายขึ้น นักวิจัยที่นำโดย Ki-Jae Kim และ Jang Wook Choi เชื่อว่าความก้าวหน้านี้จะช่วยเพิ่มระยะทางการวิ่งของรถยนต์ไฟฟ้าได้อย่างมาก
BYD จดสิทธิบัตรแคโทดคอมโพสิตสำหรับแบตเตอรี่โซลิดสเตท
บริษัท BYD ผู้ผลิตจากประเทศจีน ได้จดทะเบียนสิทธิบัตร (CN122474592A) ที่แก้ไขปัญหาความท้าทายที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของแบตเตอรี่โซลิดสเตท นั่นคือ การรักษาการสัมผัสที่แนบสนิทระหว่างส่วนประกอบที่เป็นของแข็งในขณะที่เซลล์ขยายและหดตัว โซลูชันนี้ประกอบด้วยแคโทดแบบผสมที่ผสมผสานอิเล็กโทรไลต์ของแข็งสองประเภทเข้าด้วยกันอนุภาคเฮไลด์ขนาดเล็กและอนุภาคซัลไฟด์ขนาดใหญ่ เมื่อรวมกันแล้ว อนุภาคขนาดเล็กจะเข้าไปเติมเต็มช่องว่างระดับไมโคร ทำให้การถ่ายโอนไอออนมีประสิทธิภาพมากขึ้นและลดความเครียดทางกล
เหลียน ยู่ป๋อ หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของ BYD ชี้ให้เห็นว่า เสถียรภาพของส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งกับของแข็งเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในระดับอุตสาหกรรม บริษัทคาดว่าจะได้รับแบตเตอรี่โซลิดสเตทชุดแรกในปีหน้าอย่างไรก็ตาม คาดว่าการนำไปใช้ในวงกว้างจะยังไม่เกิดขึ้นจนกว่าจะถึงทศวรรษหน้า ในห้องปฏิบัติการ การใช้อนุภาคซัลไฟด์ขนาดเล็กกว่าได้ช่วยปรับปรุงการรักษาความจุได้เกือบ 18% บริษัท BYD ถือครองสิทธิบัตรหลายฉบับในด้านนี้ รวมถึงเยื่ออิเล็กโทรไลต์แข็งที่มีเส้นใยโพลีเมอร์และสารเคลือบแคโทดสองชั้น แม้จะมีความก้าวหน้าดังกล่าว อุตสาหกรรมก็เห็นพ้องกันว่ายังคงมีความท้าทายในการผลิตก่อนที่แบตเตอรี่เหล่านี้จะถูกนำไปใช้ในรถยนต์ที่ผลิตออกจำหน่ายจริง
ความก้าวหน้าทั้งสามประการนี้สะท้อนให้เห็นถึงแนวโน้มที่ชัดเจน นั่นคือ การวิจัยแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้ากำลังก้าวหน้าไปในหลายด้าน ตั้งแต่การระบายความร้อนไปจนถึงเคมีของวัสดุ ขณะที่ Mahle เสริมสร้างความมุ่งมั่นด้านอุตสาหกรรมในสเปนด้วยโรงงานที่ทันสมัยที่สุดแห่งหนึ่งห้องปฏิบัติการในเกาหลีและจีนกำลังเสนอแนวทางแก้ไขที่อาจช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ได้เป็นสองเท่า และปูทางไปสู่เทคโนโลยีโซลิดสเตท การผสมผสานนวัตกรรมเหล่านี้ แม้ว่าจะยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาที่แตกต่างกัน ก็ชี้ให้เห็นถึงอนาคตที่รถยนต์ไฟฟ้าจะมีความเป็นอิสระมากขึ้น ทนทานมากขึ้น และปลอดภัยมากขึ้น
