นักวิทยาศาสตร์พบวัสดุ 2 มิติชนิดใหม่ที่เสถียรเป็นพิเศษสำหรับแบตเตอรี่ที่ชาร์จเร็วและใช้งานได้ยาวนานขึ้น

ทีมนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกพบว่าวัสดุเทลลูไรด์แบบโทโพโลยี (topological telluride) 2 มิติชนิดใหม่ อาจช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและเสถียรภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและโซเดียมไอออนในอนาคตได้อย่างมาก

การศึกษานี้ซึ่งผสมผสานการสร้างแบบจำลองเชิงทฤษฎีที่ล้ำสมัยเข้ากับความร่วมมือระดับโลก นำโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทียนจิน ประเทศจีน ผลการศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Science เมื่อเร็ว ๆ นี้

วัสดุ HfTiTe4, ZrTiTe4 และ HfZrTe4 ได้รับการระบุโดยใช้การคำนวณหลักการแรก ซึ่งเป็นวิธีการคำนวณอันทรงพลังที่จำลองวัสดุจากโครงสร้างอะตอม การจำลองแสดงให้เห็นว่าชั้นบางพิเศษเหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นทั้งขั้วบวกและขั้วลบกำมะถัน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการชาร์จเร็ว ความเสถียร และความทนทานต่อความร้อนที่ยอดเยี่ยม

จี เค่อเหมิง นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทียนจินกล่าวว่า “ผลการวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าแผ่นโมโนเลเยอร์เทลลูไรด์แบบสองมิติมีศักยภาพมหาศาลในการขับเคลื่อนแบตเตอรี่รุ่นใหม่ที่ชาร์จได้เร็วขึ้น มีความจุจำเพาะสูงขึ้น และใช้งานได้ยาวนานขึ้น พวกมันเปิดเส้นทางใหม่สู่การออกแบบวัสดุกักเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพโดยใช้การคำนวณเชิงทฤษฎี”

การศึกษาครั้งนี้ยังแสดงให้เห็นอีกว่าโมโนเลเยอร์เทลลูไรด์ยังคงรักษาเสถียรภาพเชิงโครงสร้างและอิเล็กทรอนิกส์ได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 227 องศาเซลเซียส รองรับการใช้งานในสถานการณ์ที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น ยานยนต์ไฟฟ้า ระบบจัดเก็บข้อมูลในระดับอุตสาหกรรม และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาที่ต้องผ่านรอบงานหนักหรือการทำงานที่อุณหภูมิสูง

การวิจัยนี้ดำเนินการร่วมกับนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเซี่ยงไฮ้เจียวทง มหาวิทยาลัยเจ้อเจียง มหาวิทยาลัยเซาท์เปาโล สถาบันเทคโนโลยีกวางตุ้ง-อิสราเอล มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียในเมืองเออร์ไวน์ และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเซินเจิ้น