การทบทวนวรรณกรรมงานวิจัยเกี่ยวกับความรู้พื้นฐาน สถานะ และการพัฒนาวัสดุคาร์บอนที่มีรูพรุนในระดับนาโนที่ใช้ทำเป็นขั้วแอโนดสำหรับแบตเตอรี่โซเดียมไอออน
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตและกักเก็บพลังงานที่มีราคาถูกและมีความปลอดภัยสูงถือเป็น เป้าหมายที่สำคัญของโลก เพื่อขับเคลื่อนทุก ๆ ประเทศให้เป็นกลางทางคาร์บอนก่อนปี ค.ศ. 2050 ในปัจจุบัน เทคโนโลยีแบตเตอรี่ชนิดลิเธียมไอออนได้ทำให้ชีวิตของมนุษย์มีความทันสมัยมากขึ้นและยังช่วยให้พลังงาน แก่กริดไฟฟ้าอีกด้วย แบตเตอรี่ชนิดลิเธียมไอออนจึงถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถเคลื่อนไหวได้ และยานพาหนะอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ปลดปล่อยมลพิษ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยหลายท่านได้คำนึงถึงแหล่งกำเนิด ของธาตุลิเธียม เนื่องจากธาตุลิเธียมมีอยู่ปริมาณจำกัดบนเปลือกโลก ส่งผลให้ราคาของธาตุลิเธียมเพิ่มมากขึ้น อย่างรวดเร็ว ดังนั้นความต้องการนำแบตเตอรี่ชนิดลิเธียมไอออนไปประยุกต์ใช้เป็นอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน ขนาดใหญ่จึงลดลง เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว นักวิจัยในปัจจุบันจึงได้สนใจระบบกักเก็บพลังงานชนิดอื่น แบตเตอรี่ ชนิดโซเดียมไอออนจึงถูกพิจารณาให้เป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่ดีที่สุด เนื่องจากธาตุโซเดียมหาง่ายและ มีสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกับธาตุลิเธียม เนื่องจากแบตเตอรี่ชนิดโซเดียมไอออนมีความสามารถในการกักเก็บ พลังงานสูง (160-220 Wh kg¯1 ) มีค่าการกักเก็บประจุสัมพันธ์มาก และมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน จึงทำให้ แบตเตอรี่ชนิดโซเดียมไอออนได้ถูกนำมาใช้ในอากาศยานไร้นักบินขนาดเล็ก ในปัจจุบันนักวิจัยหลายท่าน ได้ทำการพัฒนาวัสดุคาร์บอนที่มีขนาดรูพรุนในระดับนาโน สารประกอบซัลไฟด์ของโลหะทรานซิชัน และ วัสดุคอมโพสิตของวัสดุคาร์บอนและสารประกอบของโลหะทรานซิชัน เพื่อใช้เป็นขั้วแอโนดสำหรับแบตเตอรี่ ชนิดโซเดียมไอออน ในบทความชิ้นนี้ ผู้ประพันธ์ได้ทำการสรุปและวิจารณ์งานวิจัยเกี่ยวกับวัสดุที่ใช้ทำเป็น ขั้วไฟฟ้าสำหรับแบตเตอรี่ชนิดโซเดียมไอออนในปัจจุบัน ดังนั้นบทความชิ้นนี้จึงได้แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่โซเดียมไอออนและความสำคัญของวัสดุที่ใช้ทำเป็นขั้วแอโนด
Downloads
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Journal of TCI is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) licence, unless otherwise stated. Please read our Policies page for more information...
References
J.-M. Tarascon, “Is lithium the new gold?,” Nat. Chem., vol. 2, no. 6, pp. 510 - 510, 2010.
S.-W. Kim, D.-H. Seo, X. Ma, G. Ceder, and K. Kang, “Electrode Materials for Rechargeable Sodium-Ion Batteries: Potential Alternatives to Current Lithium-Ion Batteries,” Adv. Energy Mater, vol. 2, no. 7, pp. 710 - 721, 2012.
T. Oshima, M. Kajita, and A. Okuno, “Development of Sodium-Sulfur Batteries,” Int. J. Appl. Ceram. Technol., vol. 1, no. 3, pp. 269-276, 2004.
Sodium-Ion Batteries Market To 2024 Key Application Categories (Consumer Electronics, Automotive, Power, Industrial), Regional Segmentation, Competitive Dynamics, M&A Insights, Pricing Analysis (OPP, IPP, RAP) and Segment Forecast, Ameri Res.
Y. Fang, L. Xiao, J. Qian, Y. Cao, X. Ai, Y. Huang, and H. Yang, “3D Graphene Decorated NaTi2(PO4)3 Microspheres as a Superior High-Rate and Ultracycle-Stable Anode Material for Sodium Ion Batteries,” Adv. Energy Mate., vol. 6, no. 19, 2016, doi: 10.1002/aenm.201502197.
M. Farag, “Lithium-Ion Batteries: Modelling and State of Charge Estimation,” M.S. thesis, Dept. Mech. Eng., McMaster Univ., Ontario, Canada, 2013.
M. S. Whittingham, “Chemistry of Intercalation Compounds: Metal Guests in Chalcogenide Hosts,” Prog. Solid State Chem., vol. 12, no. 1, pp. 41 - 99, 1978.
C. Delmas, J.-J. Braconnier, C. Fouassier, and P. Hagenmuller, “Electrochemical Intercalation of Sodium in NaxCoO2 Bronzes,” Solid State Ion., vol. 3-4, pp. 165 - 169, 1981.
K. M. Abraham, “Intercalation Positive Electrodes for Rechargeable Sodium Cells.” Solid State Ion., vol. 7, no. 3, pp. 199 - 212, 1982.
R. Fong, U. von Sacken, and J. R. Dahn, “Studies of Lithium Intercalation into Carbons Using Nonaqueous Electrochemical Cells,” J. Electrochem. Soc., vol. 137, no. 7, pp. 2009 - 2013, 1990.
H. Kim et al., “Sodium Intercalation Chemistry in Graphite,” Energy Enviro. Sci., vol. 8, no. 10, pp. 2963 - 2969, 2015.
V. Palomares, P. Serras, I. Villaluenga, K. B. Hueso, J. Carretero-González, and T. Rojo, “Na-ion Batteries, Recent Advances and Present Challenges to Become Low Cost Energy Storage Systems,” Energy Environ. Sci., vol. 5, no. 3, pp. 5884 - 5901, 2012.
S. Wenzel, T. Hara, J. Janek, and P. Adelhelm, “Room-temperature Sodium-ion Batteries: Improving the Rate Capability of Carbon Anode Materials by Templating Strategies,” Energy Environ. Sci., vol. 4, no. 9, pp. 3342 - 3345, 2011.
Y. Yan, Y.-X. Yin, Y.-G. Guo, and L.-J. Wan, “A Sandwich-Like Hierarchically Porous Carbon/Graphene Composite as a High-Performance Anode Material for Sodium-Ion Batteries,” Adv. Energy Mater., vol. 4, no. 8, p. 1301584, 2014.
Y. Mao et al., “Lithium storage in Nitrogen-rich Mesoporous Carbon Materials,” Energy Environ. Sci., vol. 5, no. 7, pp. 7950 - 7955, 2012.
T. Chen et al., “Porous Nitrogen-doped Carbon Microspheres as Anode Materials for Lithium Ion Batteries,” Dalton Trans., vol.43, no. 40, pp. 14931 - 14935, 2014.
Y. Zhou et al., “Hollow Nanospheres of Mesoporous Co9S8 as a High-capacity and Long-life Anode for Advanced Lithium Ion Batteries,” Nano Energy, vol. 12, pp. 528 - 537, 2015.
X. Liu, K. Zhang, K. Lei, F. Li, Z. Tao, J. Chen, “Facile Synthesis and Electrochemical Sodium Storage of CoS2Micro/Nano-structures,” Nano Res., vol. 9, no. 1, pp. 198 - 206, 2016.
R. Wu et al., “In-Situ Formation of Hollow Hybrids Composed of Cobalt Sulfides Embedded within Porous Carbon Polyhedra/Carbon Nanotubes for High-Performance Lithium-Ion Batteries,” Adv. Mater., vol. 27, no. 19, pp. 3038 - 3044, 2015.
Q. Wang et al., “Facile Synthesis of Ultrasmall CoS2 Nanoparticles within Thin N-Doped Porous Carbon Shell for High Performance Lithium-Ion Batteries,” Small, vol. 11, no. 21, pp. 2511 - 2517, 2015.