บริษัทรถยนต์หลายแห่งเตรียมเปลี่ยนจากการเผาไหม้ภายใน (IC) ยานยนต์เครื่องยนต์สู่รถยนต์ไฟฟ้า (EVs) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากต้นทุนที่สูงขึ้น รถยนต์ไฟฟ้าจึงไม่สามารถเข้าถึงได้ง่ายสำหรับผู้บริโภค ดังนั้นรัฐบาลหลายแห่งจึงให้เงินอุดหนุน EV เพื่อส่งเสริมการขาย สำหรับค่าใช้จ่าย EV ที่จะแข่งขันกับรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์ IC แบตเตอรี่ซึ่งคิดเป็นประมาณ 30% ของต้นทุนนั้นจะต้องประหยัดกว่ารถยนต์ที่ใช้ IC
สถาบันวิทยาศาสตร์เกาหลีและ เทคโนโลยี (KIST) ได้ประกาศที่ศูนย์วิจัยการจัดเก็บพลังงานว่าได้พัฒนาวัสดุแอโนดแบบใหม่ ประสิทธิภาพสูง และประหยัด สำหรับใช้ในแบตเตอรี่ทุติยภูมิโซเดียมไอออน ซึ่งคุ้มค่ากว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน วัสดุใหม่นี้สามารถกักเก็บไฟฟ้าได้มากกว่ากราไฟต์แอโนดที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเชิงพาณิชย์ถึง 1.5 เท่า และประสิทธิภาพของมันไม่ลดลงแม้จะผ่าน 200 รอบที่อัตราการชาร์จ/คายประจุที่รวดเร็วมากที่ 10 A/g
โซเดียมมีอยู่มากกว่า 500 เท่าในเปลือกโลกมากกว่าลิเธียม ดังนั้นแบตเตอรี่โซเดียม-ไอออนจึงได้รับความสนใจอย่างมากในฐานะแบตเตอรี่สำรองรุ่นต่อไป เนื่องจากมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึง 40% อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับลิเธียมไอออน โซเดียมไอออนจะมีขนาดใหญ่กว่า ดังนั้นจึงไม่สามารถจัดเก็บได้อย่างเสถียรในกราไฟต์และซิลิกอน ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นแอโนดในแบตเตอรี่ดังกล่าว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการพัฒนาวัสดุแอโนดที่มีความจุสูงแบบใหม่
ทีมวิจัยของ KIST ใช้โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ (MoS2) โลหะซัลไฟด์ที่ได้รับความสนใจในฐานะตัวเลือกสำหรับวัสดุแอโนดความจุสูง MoS2 สามารถเก็บพลังงานได้มากแต่ไม่สามารถใช้งานได้เนื่องจากมีความต้านทานไฟฟ้าสูงและความไม่เสถียรของโครงสร้างที่เกิดขึ้นระหว่างการใช้งานแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม ทีมงานเอาชนะปัญหานี้ได้ด้วยการสร้างชั้นเคลือบนาโนเซรามิกโดยใช้น้ำมันซิลิโคน ซึ่งเป็นวัสดุที่มีต้นทุนต่ำและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ผ่านขั้นตอนง่ายๆ ในการผสม MoS2 สารตั้งต้นด้วยน้ำมันซิลิโคนและส่วนผสมที่ให้ความร้อน พวกมันสามารถสร้าง heterostructure ที่เสถียรพร้อมความต้านทานต่ำและความเสถียรที่เพิ่มขึ้น
นอกจากนี้ การประเมินคุณสมบัติทางไฟฟ้าเคมีระบุว่าวัสดุนี้สามารถเก็บพลังงานไฟฟ้าได้อย่างน้อยสองเท่า (~600 mAh/g) ของ MoS2 วัสดุที่ไม่มีการเคลือบและสามารถรักษาความจุนี้ได้แม้หลังจากรอบการชาร์จ/การคายประจุอย่างรวดเร็ว 200 รอบ ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมนี้เกิดจากการก่อตัวของชั้นเคลือบนาโนเซรามิกที่มีความจุไฟฟ้าสูง ซึ่งให้ค่าการนำไฟฟ้าและความแข็งแกร่งสูงแก่ MoS2 พื้นผิวส่งผลให้วัสดุมีความต้านทานไฟฟ้าต่ำและมีเสถียรภาพทางโครงสร้างสูง
ทีมนักวิจัยกล่าวว่าพวกเขา “สามารถแก้ปัญหาความต้านทานสูงและความไม่แน่นอนของโครงสร้างของ MoS . ได้สำเร็จ2 ผ่านเทคโนโลยีการรักษาเสถียรภาพพื้นผิวเคลือบนาโน ด้วยเหตุนี้ เราสามารถพัฒนาแบตเตอรี่โซเดียม-ไอออนที่สามารถเก็บไฟฟ้าปริมาณมากได้อย่างเสถียร วิธีการของเราใช้วัสดุที่คุ้มค่าและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และหากปรับให้เข้ากับการผลิตวัสดุแอโนดในปริมาณมาก ก็สามารถลดต้นทุนการผลิตได้ ดังนั้นจึงช่วยส่งเสริมการจำหน่ายแบตเตอรี่โซเดียม-ไอออนในเชิงพาณิชย์สำหรับอุปกรณ์เก็บพลังงานความจุสูง”