เมื่อวันที่ 16 สิงหาคม 2566 CATL ซึ่งมีกำลังการผลิตติดตั้งแบตเตอรี่พลังงานที่ใหญ่ที่สุดในโลก ได้เปิดตัวแบตเตอรี่ซูเปอร์ชาร์จ 4C ตัวแรกในชื่อ Shenxing Superfast Charging Battery ของโลกที่ใช้วัสดุลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและสามารถผลิตได้จำนวนมาก ซึ่งสามารถบรรลุ “ใช้เวลา 10 นาทีและขับได้ 400 กิโลเมตร”
ข่าวนี้กระตุ้นความสนใจอย่างรวดเร็วจากอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ อุตสาหกรรมยานยนต์ และผู้บริโภคทั่วไป CATL ต้องใช้เทคโนโลยีใดบ้างในซูเปอร์ชาร์จ 4C ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต เพื่อเข้าใจหลักการนี้ ก่อนอื่นเราต้องเข้าใจว่า 4C คืออะไร เชื่อว่านี่เป็นสิ่งที่ผู้บริโภคทั่วไปยังสงสัยอีกด้วย
4C หมายถึงอะไร
ที่จริงแล้ว C เป็นตัวย่อภาษาอังกฤษของ current ในประเทศจีน C-Rating โดยทั่วไปแปลว่าอัตราการชาร์จ ในสาขาเคมีไฟฟ้า 1C หมายถึงความเข้มกระแสของแบตเตอรี่หากใช้เวลาหนึ่งชั่วโมงพอดีในการเปลี่ยนจากศูนย์ไปเต็ม
4C หมายถึงการชาร์จที่ 4 เท่าของความเข้มกระแส ซึ่งตามทฤษฎีแล้วสามารถชาร์จจนเต็มได้ภายในหนึ่งในสี่ของเวลา นั่นคือ 15 นาที ตัวอย่างเช่น การชาร์จก็เหมือนกับการเติมน้ำหนึ่งถัง 1C หมายถึงการเติมน้ำหนึ่งถังในหนึ่งชั่วโมง และ 4C หมายถึงการเติมน้ำหนึ่งถังภายในหนึ่งในสี่ของชั่วโมง (15 นาที)
เหตุใดการเผยแพร่ซูเปอร์ชาร์จ 4C จึงเป็นเรื่องยาก
ทุกคนรู้ดีว่าลิเธียมเป็นองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติทางเคมีที่ออกฤทธิ์สูง ยิ่งกระแสไฟชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมมากเท่าไรก็ยิ่งมีความเสี่ยงที่จะเกิดการหนีความร้อนมากขึ้นเท่านั้น ตามกฎของจูล Q=I²Rt หากกระแสเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ความร้อนที่เกิดจากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่โดยตรงจะกลายเป็นสี่เท่า
หากอัตราการสร้างความร้อนของแบตเตอรี่มากกว่าอัตราการกระจายความร้อนส่งผลให้ความร้อนสะสมภายในแบตเตอรี่จะทำให้ความร้อนของแบตเตอรี่หลุดออกไปได้ง่าย ในกรณีที่รุนแรงอาจนำไปสู่การลุกไหม้หรือการระเบิดได้เอง
การชาร์จ 4C ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการชาร์จที่รวดเร็วมากในปัจจุบันสำหรับแบตเตอรี่พลังงาน มีข้อกำหนดที่สูงมากในด้านเทคโนโลยีและกระบวนการผลิตของผู้ผลิตแบตเตอรี่ ดังนั้น มีผู้ผลิตเพียงไม่กี่ราย เช่น CATL เท่านั้นที่เชี่ยวชาญเทคโนโลยีนี้ และใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคระดับไฮเอนด์เท่านั้น
แบตเตอรี่ Shenxing บรรลุความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้อย่างไร
แบตเตอรี่ Shenxing ของ CATL ใช้เทคโนโลยีการชาร์จ 4C กับแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตในครั้งนี้ โดยบุกเบิกการผลิตเทคโนโลยีการชาร์จความเร็วสูง 4C ในเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่โดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตทั่วโลก
อย่างไรก็ตาม อย่างที่เราทราบกันดีว่าวัสดุลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีข้อบกพร่องตามธรรมชาติ เช่น ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำต่ำและการประมาณค่า SOC ที่ไม่ถูกต้อง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากในทางเทคนิคสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตในอดีตที่จะชาร์จไฟเกินในอดีต แล้ว CATL ทำอย่างไร เพื่อนที่รู้เรื่องแบตเตอรี่จะรู้ว่าแบตเตอรี่ประกอบด้วยวัสดุขั้วบวก วัสดุขั้วลบ อิเล็กโทรไลต์ ตัวคั่น และโครงสร้างอื่นๆ ซึ่งจะเปิดเผยให้คุณทราบด้านล่างนี้
- ในแง่ของวัสดุขั้วบวก:
แบตเตอรี่ Shenxing ใช้วัสดุขั้วบวกลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่มีขนาดนาโนเมตรเต็มรูปแบบ เพื่อสร้างเครือข่ายซูเปอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่เข้าถึงทุกด้านสำหรับลิเธียมไอออน
เทคโนโลยีเครือข่ายซุปเปอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่พัฒนาโดย CATL โดยเฉพาะสามารถเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับลิเธียมไอออนที่จะหลุดออกจากอิเล็กโทรดบวกได้อย่างมาก ลดความต้านทานได้อย่างมากเมื่อลิเธียมไอออนหลบหนี และเพิ่มความเร็วเริ่มต้นของลิเธียมไอออนระหว่างการชาร์จ
- วัสดุขั้วลบ:
แบตเตอรี่ Shenxing ใช้เทคโนโลยีวงแหวนไอออนเร็วรุ่นที่สองในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวกราไฟท์เพื่อเพิ่มช่องฝังลิเธียมไอออน และลดระยะการฝังเพื่อสร้าง “ทางหลวง” สำหรับการนำไอออน
โครงสร้างที่มีรูพรุนคล้ายกับหินภูเขาไฟช่วยให้หินภูเขาไฟดูดซับน้ำได้เร็วกว่าหินธรรมดาหลายเท่า พื้นผิวกราไฟท์ที่ได้รับการปรับเปลี่ยนทำให้สามารถฝังลิเธียมไอออนในอิเล็กโทรดเชิงลบได้มากขึ้นในเวลาเดียวกัน ช่วยเพิ่มความเร็วการยึดติดของลิเธียมไอออนกับขั้วลบได้อย่างมาก และเพิ่มความเร็วการวิ่งขั้นสุดท้ายของลิเธียมไอออนระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่
- อิเล็กโทรไลต์:
แบตเตอรี่ซุปเปอร์ชาร์จเสินซิงใช้สูตรอิเล็กโทรไลต์นำไฟฟ้าสูงพิเศษใหม่ที่พัฒนาโดย CATL ซึ่งช่วยลดความหนืดของอิเล็กโทรไลต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มความสามารถในการละลายของไอออนลิเธียม คลายไอออนลิเธียม และปรับปรุงการนำไฟฟ้า
นอกจากนี้ การปรับปรุงประสิทธิภาพของเมมเบรน SEI แบบบางพิเศษ (อินเทอร์เฟซโซลิดอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งก็คือเมมเบรนอิเล็กโทรไลต์แข็ง ไม่ใช่ตัวคั่น) ได้ลดความต้านทานลงอย่างมากเมื่อลิเธียมไอออนทะลุผ่านเมมเบรน SEI
ด้วยอิเล็กโทรไลต์และฟิล์ม SEI สูตรใหม่ ความเร็วในการว่ายของลิเธียมไอออนจากอิเล็กโทรดบวกไปยังอิเล็กโทรดลบนั้นเหมือนกับการเพิ่มจากความเร็วของรถไฟสีเขียวเป็นความเร็วของรางความเร็วสูง ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จได้อย่างมาก
- ตัวคั่น:
ตัวคั่นของแบตเตอรี่ Shenxing มีช่องที่มีความพรุนสูงและมีความบิดเบี้ยวต่ำ จึงช่วยเพิ่มอัตราการส่งเฟสของเหลวลิเธียมไอออน การทดลองแสดงให้เห็นว่าตัวแยกของแบตเตอรี่ Shenxing สามารถลดระยะการส่งผ่านเฉลี่ยของลิเธียมไอออนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้ลิเธียมไอออนเข้าและออกระหว่างแคโทดและแอโนดได้อย่างอิสระ และลดความต้านทานการส่งผ่านลิเธียมไอออนได้อย่างมาก
- โครงสร้างชิ้นเสา:
แบตเตอรี่ Shenxing ใช้การออกแบบชิ้นส่วนเสาหลายชั้นด้วยการควบคุมการกระจายการไล่ระดับสีของโครงสร้างที่มีรูพรุนของชิ้นส่วนเสา ทำให้ได้รับความพรุนสูงในชั้นบนและโครงสร้างการบดอัดสูงในชั้นล่าง ทำให้สมดุลความหนาแน่นของพลังงานสูงและ ชาร์จเร็วสุดแบบดูอัลคอร์
ด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชั้นนำข้างต้น แบตเตอรี่ซูเปอร์ชาร์จของ Shenxing ได้ปรับปรุงความเร็วเริ่มต้นของลิเธียมไอออนจากอิเล็กโทรดบวก ความเร็วในการว่ายน้ำในอิเล็กโทรไลต์ และความเร็วในการวิ่งที่อิเล็กโทรดลบ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จแบตเตอรี่ได้อย่างมาก
แบตเตอรี่ Shenxing ไม่เพียงแต่เร็วเท่านั้น
เนื้อหาข้างต้นกล่าวถึงข้อดีของ “การชาร์จอย่างรวดเร็ว” ของแบตเตอรี่ที่ชาร์จได้มากของ Shenxing เท่านั้น ในความเป็นจริง นอกจากนี้ แบตเตอรี่ Shenxing ยังมีข้อดีคืออายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนาน ชาร์จได้รวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำ และมีความปลอดภัยสูง
ประการแรก แบตเตอรี่ Shenxing ใช้เทคโนโลยี CTP 3.0 ของ CATL และนำเสนอเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์แบบครบวงจร ซึ่งช่วยให้เกิดการบูรณาการในระดับสูงและประสิทธิภาพการบรรจุในระดับสูง อีกทั้งยังปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานของแพ็คแบตเตอรี่ให้ดียิ่งขึ้น และช่วยให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถวิ่งได้ระยะทาง 700 กิโลเมตรได้อย่างง่ายดาย ระยะทางที่ขับยาวนานจะช่วยลดความกังวลเรื่องระยะทางขับรถของผู้ใช้ได้อย่างมาก
ประการที่สอง แบตเตอรี่ Shenxing ไม่เพียงสามารถชาร์จได้ถึง 80% SOC ในเวลา 10 นาทีที่อุณหภูมิห้อง แต่ยังรองรับเทคโนโลยีควบคุมอุณหภูมิของแบตเตอรี่อีกด้วย ทำให้สามารถชาร์จได้ถึง 80% ใน 30 นาที แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ -10°C ลดระยะเวลาการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำของผู้ใช้ลงอย่างมาก
นอกจากนี้ เทคโนโลยีควบคุมอุณหภูมิของแบตเตอรี่ยังนำมาซึ่งความก้าวหน้าอีกประการหนึ่ง กล่าวคือ ช่วยให้แบตเตอรี่ Shenxing สามารถรักษากระแสคายประจุที่อุณหภูมิปกติที่อุณหภูมิต่ำได้ ช่วยให้ยานพาหนะไฟฟ้าสามารถเร่งความเร็วจากศูนย์เป็นศูนย์ได้แม้ในขณะที่แบตเตอรี่ อุณหภูมิต่ำลง การลดทอนช่วยเพิ่มประสบการณ์ผู้ใช้อย่างมาก
สุดท้ายนี้ สูตรอิเล็กโทรไลต์ใหม่ของแบตเตอรี่ Shenxing เครื่องแยกสารเคลือบที่มีความปลอดภัยสูง และการควบคุมอุณหภูมิภาคสนามทั่วโลก ช่วยให้แบตเตอรี่ Shenxing บรรลุระดับความปลอดภัยสูงสุดในขณะที่ชาร์จไฟเกิน 4C ได้
เข้าสู่ยุคซูเปอร์ชาร์จสำหรับทุกคน
CATL ระบุในงานแถลงข่าวว่าแบตเตอรี่ Shenxing พร้อมสำหรับการผลิตจำนวนมากแล้ว และสามารถผลิตจำนวนมากได้ภายในสิ้นปีนี้ และจะส่งมอบให้กับผู้ใช้ปลายทางได้ในต้นปีหน้า
เทคโนโลยีการชาร์จ 4C ขั้นสูงจะถูกถ่ายโอนจากแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคไปเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต เข้าสู่ยุคของซูเปอร์ชาร์จระดับสากล เพื่อให้ผู้ใช้รถยนต์ไฟฟ้าธรรมดาทุกคนสามารถเพลิดเพลินกับการเปลี่ยนแปลงที่แท้จริงที่เทคโนโลยีนำมาสู่ชีวิต
ขนาดแบตเตอรี่หมายถึงขนาดรูปลักษณ์ภายนอกของแบตเตอรี่ ซึ่งหมายถึง ค่าของเส้นผ่านศูนย์กลางและความสูงของแบตเตอรี่
แบตเตอรี่มอเตอร์ไซค์คืออะไร แบตเตอรี่มอเตอร์ไซค์คืออุปกรณ์ที่สำคัญของมอเตอร์ไซต์มีหน้าที่ในการเก็บไฟและจ่ายไฟแบบกระแสตรงไปยังระบบต่างๆ
แบตเตอรี่ลิเธียมมีความสำคัญต่อชีวิตของเรามาก และมองเห็นได้บนอุปกรณ์ต่าง ๆ แบตเตอรี่ลิเธียมคืออะไร แบตเตอรี่ลิเธียมมีกี่ชนิด บทความต่อไปนี้จะให้คำตอบ
