เทคโนโลยีลิเธียม
ไอออนทำให้เราใกล้ชิดกับการแก้ปัญหาด้านพลังงานและการขนส่งมากขึ้น Bruno Scrosati กล่าว สายฟ้าแบบขวด: แบตเตอรี่ชั้นเยี่ยม รถยนต์ไฟฟ้า และเศรษฐกิจแบบลิเธียมใหม่ Alessandro Volta เปิดตัวอุปกรณ์ ‘เสาเข็มไฟฟ้า’ ของเขาแก่นโปเลียน โบนาปาร์ต เขาคาดไม่ถึงว่าอีก 2 ศตวรรษต่อมา สิ่งประดิษฐ์ของเขาจะเป็นศูนย์กลางของชีวิตมนุษย์ เซลล์ไฟฟ้าดั้งเดิมของอิเล็กโทรดสังกะสีและเงินที่คั่นด้วยผ้าสักหลาดที่แช่น้ำเกลือ นำไปสู่แหล่งพลังงานเคมีไฟฟ้าขนาดกะทัดรัดที่ครองอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคยุคใหม่ นั่นคือแบตเตอรี่ลิเธียม
ใน Bottled Lightning นักข่าววิทยาศาสตร์ Seth Fletcher อธิบายวิธีการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมและอธิบายขั้นตอนการวิจัยที่นำไปสู่การแพร่หลาย ตลาดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนที่กำลังเฟื่องฟู โดยผลิตได้หลายพันล้านเครื่องต่อปีและมีกำไรหลายพันล้านดอลลาร์ และความท้าทายใหม่ ๆ สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมกำลังเปิดขึ้นในพลังงานสีเขียว เฟลตเชอร์อธิบายถึงการแข่งขันที่รุนแรงเพื่อพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมรุ่นต่อไป แต่อาจทำให้ผู้คนจำนวนมากขึ้นเนื่องจากเทคโนโลยีที่มีอยู่
การลดทรัพยากรน้ำมันและความกังวลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานทางเลือกมากขึ้น เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และลม และการเปลี่ยนรถยนต์ที่เผาไหม้ภายในที่ก่อมลพิษด้วยรถยนต์ไฮบริด รถยนต์ปลั๊กอินไฮบริด และยานพาหนะไฟฟ้าเต็มรูปแบบในท้ายที่สุด เนื่องจากดวงอาทิตย์ไม่ได้ส่องแสงตลอดเวลาและลมไม่ได้พัดตามคำสั่ง ความสำเร็จของแหล่งพลังงานหมุนเวียนเหล่านี้จึงขึ้นอยู่กับการจัดเก็บที่มีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แบตเตอรี่ลิเธียม เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด โดยแปลงพลังงานเคมีที่เก็บไว้เป็นไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงและไม่มีการปล่อยสารพิษ
ปริมาณสำรองของเกลือลิเธียมคาร์บอเนตจำนวนมหาศาลในโบลิเวียและที่อื่นๆ ในอเมริกาใต้สามารถรักษาการผลิตแบตเตอรี่รถยนต์ไว้ได้นานหลายศตวรรษ
ในตอนนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมยังไม่ตรงตามข้อกำหนดทางเทคนิคของรถยนต์ไฮบริดหรือไฟฟ้า ความท้าทายคือการก้าวไปไกลกว่าเคมีปัจจุบันเพื่อผลิตแบตเตอรี่ที่ปลอดภัยกว่า ถูกกว่า และมีความหนาแน่นของพลังงานมากขึ้น นี้จะไม่ง่าย แต่ผลตอบแทนทางนิเวศวิทยา เศรษฐกิจ และการเมืองนั้นยอดเยี่ยมมากจนหลายประเทศกำลังทุ่มเงินมหาศาลเพื่อการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ ผลลัพธ์ดังที่เฟลทเชอร์กล่าวไว้คือในทศวรรษที่ผ่านมา “การสตาร์ทแบตเตอรี่ขั้นสูงเริ่มปรากฏขึ้นราวกับเห็ดหลังจากฝนตกในฤดูใบไม้ผลิ”
กิจกรรมที่เข้มข้นนี้ยังก่อให้เกิด
ความขัดแย้งด้านสิทธิบัตรและการต่อสู้ทางกฎหมายที่มีความสำคัญมากกว่าลำดับความสำคัญ ซึ่งเฟลตเชอร์เรียกว่า “สงครามลิเธียม” อย่างเหมาะเจาะ เขามุ่งเน้นไปที่การต่อสู้หลายด้านสำหรับสิทธิบัตรของวัสดุแคโทดลิเธียมแบตเตอรี่ – ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่มีโครงสร้างผลึกโอลีวีนซึ่งเป็นหนึ่งในวัสดุอิเล็กโทรดขั้นสูงที่มีแนวโน้มมากที่สุด ดังที่เขาพูด การปะทะกันดังกล่าวไม่ใช่เรื่องใหม่: ข้อพิพาทด้านสิทธิบัตรและการโฆษณาชวนเชื่อที่ร่ำรวยอย่างรวดเร็วได้เชื่อฟังธุรกิจแบตเตอรี่ตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง
โชคดีที่ชุมชนวิทยาศาสตร์แบตเตอรี่ได้หลีกเลี่ยงบรรยากาศที่เลวร้ายนี้และยังคงเดินหน้าต่อไป เช่นเดียวกับลิเธียม-ไอรอน ฟอสเฟต วัสดุที่เป็นนวัตกรรมอื่นๆ ได้ถูกนำไปใช้กับส่วนประกอบหลักสามแบตเตอรี่ของแอโนด แคโทด และอิเล็กโทรไลต์ แต่ยังไม่มีไฟแบตเตอรี่ลิเธียมเพียงพอที่จะจ่ายไฟให้กับรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กในระยะทางที่เหมาะสมในการชาร์จครั้งเดียว
ความจำเป็นเร่งด่วนคือ ‘แบตเตอรี่พิเศษ’ ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าในปัจจุบันอย่างน้อยสองหรือสามเท่า แบตเตอรี่ลิเธียม–ซัลเฟอร์และลิเธียม–อากาศซึ่งโดยหลักการแล้วควรเก็บพลังงานได้ 5-10 เท่าของพลังงานของเซลล์ในปัจจุบัน สิ่งเหล่านี้มีแนวความคิดที่เรียบง่าย แต่การใช้งานได้หยุดชะงักด้วยอุปสรรคที่เห็นได้ชัดว่าผ่านไม่ได้: ความสามารถในการละลายสูงของผลิตภัณฑ์ที่ปล่อยออกมา (โพลีซัลไฟด์) ความต้านทานสูงของวัสดุอิเล็กโทรดในกรณีของลิเธียมกำมะถัน จลนพลศาสตร์ที่ช้าของอิเล็กโทรดออกซิเจน และความไม่เสถียรของลิเธียมแอโนดในกรณีของลิเธียมแอร์
