Solid-state battery คืออะไร? แบตเตอรี่โซลิดสเตต นั้นเป็นแบตเตอรี่ที่ใช้ ของแข็งเป็นอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่แทนที่การใช้อิเล็กโทรไลต์แบบของเหลวหรือแบบโพลิเมอร์เจลที่สามารถพบได้ในแบตเตอรี่แบบลิเธียมไอออนหรือแบตเตอรี่แบบลิเธียมโพลิเมอร์แบบปกติโดยจะมีการนำเอาสารอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งโดยจะใช้วัสดุจำพวกเซรามิกอย่างเช่น oxides, sulfides, phosphates โดยข้อดีหลักๆของแบตเตอรี่แบบ solid state นั่นก็คือความปลอดภัยที่ค่อนข้างสูง ความจุของพลังงานที่มากกว่าแบตเตอรี่ทั่วไป และมีรอบการชาร์จที่มากกว่า แต่ในปัจจุบันนี้แบตเตอรี่แบบ solid state นั้นยังถือว่ามีราคาแพงอยู่นั่นเอง
ซึ่งในปัจจุบันนี้ได้มีการเริ่มที่จะนำมาใช้ในการเป็นแหล่งพลังงานให้กับอุปกรณ์ต่างๆเนื่องจากว่าแบตเตอรี่แบบ solid-state นั้นเป็นแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพสูงมีความจุมากและมีความปลอดภัยสูงนั่นเอง
แบตเตอรี่แบบ solid state นั้นทำงานอย่างไร ?
แบตเตอรี่แบบเดิมอย่างเช่นแบตเตอรี่แบบลิเธียมไอออนนั้นจะใช้ขั้วบวกขั้วลบหรือแคโทดและแอโนดแยกจากกันด้วยสารอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของเหลวโดยแบตเตอรี่แบบ lithium ion นั้นในปัจจุบันนี้ได้มีความนิยมในการใช้งานอย่างแพร่หลายไม่ว่าจะเป็นใช้งานในมือถือสมาร์ทโฟนเครื่องมือช่างรถยนต์ไฟฟ้าและอื่นๆอีกมากมายแต่แบตเตอรี่แบบ solid-state นั้นจะมีการเปลี่ยนจากการใช้งานสารอิเล็กโทรไลต์จากของเหลวเป็นของแข็ง โดยตัวอิเล็กโทรไลต์นั้นจะเป็นสารที่เป็นตัวเชื่อมระหว่างขั้วบวกและขั้วลบที่ได้ทำการแยกขั้วลบและขั้วบวกออกจากกัน
และโดยสาเหตุหลักๆของการออกแบบแบตเตอรี่แบบ solid state นั่นก็คือความกังวลเกี่ยวกับความปลอดภัยของการใช้งานแบตเตอรี่แบบลิเธียมไอออนที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดการระเบิดซึ่งอาจจะเกิดจากตัวเซลล์นั้นเกิดการรั่วหรือมีการลัดวงจรรวมถึงการ overcharging ให้กับแบตเตอรี่แบบลิเธียมไอออนซึ่งเมื่อตัวแบตเตอรี่แบบลิเธียมไอออนนั้น สามารถเกิดความเสียหายมีการรั่วมีการลัดวงจรหรือมีการชาร์จจนเกิดกระแสนั้นจะสามารถระเบิดจนทำให้เกิดอันตรายกับผู้ใช้งานและตัวอุปกรณ์นั่นเอง
แต่สำหรับแบตเตอรี่แบบ solid-state นั้นตัวอิเล็กทรอนิกส์ไลฟ์ที่อยู่ภายในแบตเตอรี่จะมีความเสถียรมากแม้ว่าจะมีการรั่วเกิดขึ้นของสารอิเล็กโทรไลต์ที่อยู่ภายในแบตเตอรี่นั้นยังสามารถจะคงรูปของตัวเอง ได้และไม่เกิดการติดไฟหรือระเบิดขึ้นมาอย่างแน่นอน
ข้อดีของการใช้งานแบตเตอรี่แบบ solid State
1. มีความจุพลังงานที่สูงมากยิ่งขึ้น โดยแบตเตอรี่แบบ solid-state นั้นจะมีความจุพลังงานมากกว่าแบตเตอรี่ธรรมดาสูงสุดถึง 2.5 เท่า
2. มีการลดและเลิกใช้สารเคมีอันตรายในแบตเตอรี่ซึ่งปัจจุบันนี้แบตเตอรี่ที่ใช้งานส่วนใหญ่นั้นจะมีสารประเภทนี้จำนวนมากเนื่องจากว่าสารอิเล็กโทรไลต์นั้นส่วนมากแล้วจะติดไฟและทำให้ตัวแบตเตอรี่นั้นมีความปลอดภัยลดลง
3.แบตเตอรี่แบบ Solid State มีการรองรับการชาร์จกระแสไฟฟ้าที่รวดเร็วมากกว่า ให้กระแสไฟฟ้าที่สูงกว่ารวมถึงมีวงรอบในการชาร์จที่มากกว่าแบตเตอรี่ที่มีการใช้งานในปัจจุบัน
โดยในปัจจุบันนี้มีความต้องการในการใช้งานแบตเตอรี่ที่มีความปลอดภัยสูงเพื่อที่จะใช้ในงานของรถยนต์ไฟฟ้ากันมากยิ่งขึ้น แต่ข้อจำกัดในด้านของความปลอดภัยเกี่ยวกับการใช้งานแบตเตอรี่แบบลิเธียมไอออนหลักๆนั้นก็คือความปลอดภัยนั่นเองโดยเป็นที่ทราบกันดีว่ารถยนต์นั้นสามารถที่จะเกิดอุบัติเหตุได้ทุกเมื่อขณะที่อยู่บนท้องถนนและถ้าเกิดอุบัติเหตุกับรถยนต์แบบไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่แบบลิเธียมไอออนภายในตัวถังของรถยนต์นั้นอาจจะมีเซลล์บางเซลล์ได้รับการกระแทกจนเกิดรอยรั่วหรือเสียหายและเมื่อตัวเซลล์แบบไม่เที่ยวไม่อ้อนนั้นเสียงหายก็จะเกิดประกายไฟและลุกไม่ขึ้นจนทำให้แบตเตอรี่ลูกอื่นๆนั้นลุกไหม้และเสียหายตามจนเกิดเป็นปฏิกิริยาแบบลูกโซ่ที่จะทำให้แบตเตอรี่ทั้งหมดที่อยู่รอบๆและที่อยู่ภายในรถยนต์ไฟฟ้าคันนั้นเกิดระเบิดตามตามกันมาและนั่นเรียกได้ว่าอันตรายมากอย่างยิ่งกับการใช้งานจึงได้มีการพยายามที่จะหาวิธีป้องกันดังกล่าวด้วยการเปลี่ยนชนิดของแบตเตอรี่ให้มีความปลอดภัยสูงมากยิ่งขึ้นและแบตเตอรี่แบบ solid-state นั้นก็เป็นหนึ่งในทางเลือกด้วยเช่นกัน
และนอกจากการใช้งานในรถยนต์ไฟฟ้าแล้วยังคาดว่าในอนาคตน่าจะมีการนำเอาแบตเตอรี่แบบ solid-state นั้นไปใช้ในมือถือสมาร์ทโฟนอีกด้วยโดยแบตเตอรี่แบบ solid-state นั้นอย่างที่บอกไม่ตอนต้นว่ามีความปลอดภัยสูงและมีความจุในการเก็บพลังงานสูงรวมทั้งมีวงรอบในการชาร์จที่สูงด้วยนั่นเองจึงทำให้เหมาะอย่างยิ่งที่จะนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆพวกโทรศัพท์มือถือ Smartphone, Tablet, Notebook laptop, และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆด้วยเช่นกัน
ราคาของแบตเตอรี่แบบ solid State ในปัจจุบันนี้ยังถือว่าเป็นประเภทของแบตเตอรี่ที่มีราคาแพงอยู่เนื่องจากว่าอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนาซึ่งด้วยความจุของแบตเตอรี่แบบ solid state ที่มีความจุเพียง 20 Ah นั้นในปัจจุบันปี 2021 อาจจะมีราคาสูงถึง 100000 USD ต่อเซลล์และในการใช้งานแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้านั้นจะต้องใช้จำนวนเซลล์ตั้งแต่ 800-1000 เซลล์ซึ่งจะทำให้รถยนต์ไฟฟ้านั้นมีราคาแพงมากนั่นเองโดยราคาดังกล่าวนั้นเป็นราคาของแบตเตอรี่ที่อยู่ในระยะการวิจัยและทดลองแต่เมื่อมีการพัฒนาจนสามารถผลิตได้ในจำนวนมากขึ้นแล้วราคานั้นจะลดลงอย่างแน่นอน
ดังนั้นจึงเห็นได้ว่าในอนาคตอันใกล้นี้แบตเตอรี่แบบ solid-state นั้นอาจจะเป็นมาตรฐานใหม่ของแบตเตอรี่ที่อยู่ในอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆที่ใช้งานแบตเตอรี่ก็เป็นไปได้โดยในปัจจุบันนี้มีหลายบริษัทที่กำลังวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับการนำเอาแบตเตอรี่แบบ solid state ต่างๆมาใช้งานอย่างเช่นบริษัทซัมซุง sdi ซึ่งเป็นบริษัทลูกของบริษัท Samsung ที่ได้มีการวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับแบตเตอรี่โซลิดสเตทนี้มาตั้งแต่ปี 2013
Sources :
https://www.samsungsdi.com/column/technology/detail/56462.html?listType=gallery