បច្ចេកវិទ្យាថ្មនាពេលអនាគត៖ អ្វីដែលត្រូវរំពឹង?
ថ្មបានក្លាយជា "ម៉ាស៊ីនដែលមើលមិនឃើញ" ដែលផ្តល់ថាមពលដល់ជីវិតសម័យទំនើប។ ចាប់ពីទូរស័ព្ទដៃដែលយើងកាន់នៅក្នុងដៃរបស់យើង រហូតដល់កុំព្យូទ័រយួរដៃដែលយើងប្រើសម្រាប់ការងារ រហូតដល់យានយន្តអគ្គិសនីដែលកំពុងកើតមានជាទូទៅនៅលើដងផ្លូវរបស់យើង អ្វីគ្រប់យ៉ាងពឹងផ្អែកលើសមត្ថភាពរបស់ថ្មក្នុងការរក្សាទុក និងចែកចាយថាមពលដោយសុវត្ថិភាព។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ តម្រូវការថាមពលសព្វថ្ងៃនេះកំពុងកើនឡើងលឿនជាងសមត្ថភាពរបស់ថ្មធម្មតា។ ដូច្នេះ ការស្រាវជ្រាវថ្មបានបង្កើនល្បឿនយ៉ាងឆាប់រហ័សក្នុងរយៈពេលមួយទសវត្សរ៍កន្លងមកនេះ - មិនត្រឹមតែធ្វើឱ្យថ្មមានទំហំធំជាងមុនប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងធ្វើឱ្យវាសាកថ្មលឿនជាងមុន ប្រើបានយូរជាងមុន មានសុវត្ថិភាពជាងមុន និងមិនប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថានជាងមុន។ ដូច្នេះ តើអនាគតនៃបច្ចេកវិទ្យាថ្មនឹងទៅជាយ៉ាងណា ហើយតើមានអ្វីប្រាកដនិយមដែលត្រូវរំពឹងទុក?
ហេតុអ្វីបានជាយើងត្រូវការថ្មជំនាន់ថ្មី?
ឧបករណ៍ភាគច្រើនសព្វថ្ងៃនេះប្រើប្រាស់ថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុង (Li-ion)។ បច្ចេកវិទ្យានេះទទួលបានជោគជ័យដោយសារតែដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់របស់វា សមត្ថភាពក្នុងការសាកថ្មឡើងវិញរាប់រយឬរាប់ពាន់ដង និងការថយចុះថ្លៃដើមផលិតកម្មជាលំដាប់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ថ្ម Li-ion មានដែនកំណត់៖ វត្ថុធាតុដើមរបស់វា (ដូចជានីកែល កូបាល់ និងក្រាហ្វីត) មានខ្សែសង្វាក់ផ្គត់ផ្គង់ស្មុគស្មាញ។ ការសាកថ្មលឿនអាចបង្កើនល្បឿននៃការរលួយ។ ហានិភ័យនៃ "ការរត់គេចពីកម្ដៅ" នៅតែមានទោះបីជាមានប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងដ៏ស្មុគស្មាញកាន់តែខ្លាំងឡើងក៏ដោយ។ ហើយថាមពលជាក់លាក់របស់វាកំពុងខិតជិតដែនកំណត់ទ្រឹស្តីសម្រាប់ការរចនាមួយចំនួន។
ម្យ៉ាងវិញទៀត អគ្គិសនីភាវូបនីយកម្មនៃការដឹកជញ្ជូន និងតម្រូវការសម្រាប់ការផ្ទុកថាមពលសម្រាប់បណ្តាញអគ្គិសនី ទាមទារឱ្យថ្មមានតម្លៃថោកជាងក្នុងមួយគីឡូវ៉ាត់ម៉ោង មានសុវត្ថិភាពសម្រាប់ការដាក់ពង្រាយទ្រង់ទ្រាយធំ មានសមត្ថភាពដំណើរការក្នុងជួរសីតុណ្ហភាពធំទូលាយ និងមិនពឹងផ្អែកលើវត្ថុធាតុដើមកម្រ ឬមានបញ្ហាសង្គម-បរិស្ថាន។ នេះកំពុងជំរុញឱ្យមានការលេចចេញនូវវិធីសាស្រ្តថ្មជំនាន់ថ្មីជាច្រើន។
១) ថ្មរឹង៖ ការសន្យានៃសុវត្ថិភាព និងដង់ស៊ីតេថាមពល
មួយក្នុងចំណោមអាគុយប្រភេទដែលត្រូវបានគេនិយាយច្រើនបំផុតគឺអាគុយរឹង ដែលជំនួសអេឡិចត្រូលីតរាវ (ដូចនៅក្នុង Li-ion) ជាមួយនឹងអេឡិចត្រូលីតរឹង។ តាមទ្រឹស្តី អេឡិចត្រូលីតរឹងអាចកាត់បន្ថយហានិភ័យនៃអគ្គីភ័យ អនុញ្ញាតឱ្យប្រើប្រាស់អាណូតលោហៈលីចូម (ដែលអាចបង្កើនដង់ស៊ីតេថាមពល) និងពង្រីកជួរសីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការ។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បញ្ហាប្រឈមគឺមានសារៈសំខាន់។ ការផលិតចំណុចប្រទាក់រឹង-រឹងដែលមានស្ថេរភាពរវាងអេឡិចត្រូត និងអេឡិចត្រូលីតគឺស្មុគស្មាញ៖ ភាពធន់នឹងការប៉ះអាចធ្វើឱ្យខូចដំណើរការ ហើយការបង្កើតដង់ឌ្រីត (រចនាសម្ព័ន្ធដូចម្ជុលដែលអាចជ្រាបចូលទៅក្នុងអេឡិចត្រូលីត) នៅតែជាបញ្ហានៅក្នុងការរចនាមួយចំនួន។ លើសពីនេះ ការផលិតស្ថានភាពរឹងទ្រង់ទ្រាយធំតម្រូវឱ្យមានដំណើរការថ្មី ឧបករណ៍ថ្មី និងការគ្រប់គ្រងគុណភាពកាន់តែតឹងរ៉ឹង។ ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំខាងមុខ យើងអាចនឹងឃើញឧបករណ៍ស្ថានភាពរឹងលេចឡើងជាលើកដំបូងនៅក្នុងកម្មវិធីលំដាប់ខ្ពស់ ឬមានកំណត់ មុនពេលក្លាយជាចរន្តសំខាន់។
អ្វីដែលត្រូវរំពឹងទុក៖ អាគុយដែលមានសុវត្ថិភាពជាង និងអាចមានទម្ងន់ស្រាលជាងសម្រាប់យានយន្តអគ្គិសនី ប៉ុន្តែការទទួលយកយ៉ាងទូលំទូលាយទំនងជាកើតឡើងបន្តិចម្តងៗ ដោយចាប់ផ្តើមជាមួយនឹងផលិតកម្មមានកំណត់ និងកើនឡើងនៅពេលដែលការផលិតមានភាពចាស់ទុំ។
២) លីចូម-ស៊ុលហ្វួរ៖ ថាមពលខ្ពស់ជាមួយនឹងអាយុកាលមានកំណត់
ថ្មលីចូម-ស្ពាន់ធ័រ (Li-S) មានភាពទាក់ទាញ ពីព្រោះស្ពាន់ធ័រមានច្រើន និងមានតម្លៃថោក ហើយតាមទ្រឹស្តីវាផ្តល់ដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់ជាង Li-ion។ នេះធ្វើឱ្យ Li-S មានភាពទាក់ទាញសម្រាប់កម្មវិធីដែលងាយនឹងទម្ងន់ដូចជាយន្តហោះគ្មានមនុស្សបើក អាកាសចរណ៍ស្រាល ឬឧបករណ៍ឯកទេស។
បញ្ហាចម្បងជាមួយ Li-S គឺការរិចរិល (degradation)។ មានបាតុភូតមួយហៅថា "ប៉ូលីស្យូលហ្វីត (polysulfide shuttle)" ដែលសមាសធាតុរលាយ និងធ្វើចលនាជុំវិញ ដែលបណ្តាលឱ្យបាត់បង់សមត្ថភាព និងប្រសិទ្ធភាព។ លើសពីនេះ ការផ្លាស់ប្តូរបរិមាណសម្ភារៈក្នុងអំឡុងវដ្តសាក/បញ្ចេញបណ្តាលឱ្យរចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូតចុះខ្សោយយ៉ាងឆាប់រហ័ស។
អ្វីដែលត្រូវរំពឹងទុក៖ Li-S អាចមានសក្តានុពលលេចធ្លោមុនគេនៅក្នុងទីផ្សារពិសេសដែលត្រូវការទម្ងន់ទាប ខណៈដែលយានយន្តអគ្គិសនីទីផ្សារទ្រង់ទ្រាយធំនៅតែកំពុងរង់ចាំការទម្លាយភាពទាល់ច្រកមួយក្នុងស្ថេរភាពវដ្ត។
៣) សូដ្យូម-អ៊ីយ៉ុង៖ តម្លៃទាប និងភាពធន់នៃខ្សែសង្វាក់ផ្គត់ផ្គង់
ដោយសារលីចូមក្លាយជាទំនិញយុទ្ធសាស្ត្រ ការយកចិត្តទុកដាក់បានផ្លាស់ប្តូរទៅអាគុយសូដ្យូម-អ៊ីយ៉ុង (Na-ion)។ សូដ្យូមមានច្រើនលើសលីចូម និងចែកចាយយ៉ាងទូលំទូលាយ ដែលធ្វើឱ្យវាទាក់ទាញសម្រាប់ការកាត់បន្ថយថ្លៃដើម និងកាត់បន្ថយហានិភ័យនៃការផ្គត់ផ្គង់។ សូដ្យូមក៏មានសក្តានុពលសមស្របសម្រាប់ការផ្ទុកថាមពលនៅនឹងកន្លែង និងយានយន្តអគ្គិសនីចម្ងាយមធ្យមផងដែរ។
ចំណុចអវិជ្ជមាន៖ ជាទូទៅ Na-ion មានដង់ស៊ីតេថាមពលទាបជាង Li-ion។ នេះមានន័យថា សម្រាប់ជួរដូចគ្នា ថ្មអាចធំជាង ឬធ្ងន់ជាង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សម្រាប់កម្មវិធីមួយចំនួន ដូចជាយានយន្តក្នុងទីក្រុង ម៉ូតូអគ្គិសនី ឬថ្មបណ្តាញអគ្គិសនី ការសម្របសម្រួលនេះអាចទទួលយកបាន ពីព្រោះតម្លៃ និងសុវត្ថិភាពមានសារៈសំខាន់ជាង។
អ្វីដែលត្រូវរំពឹងទុក៖ អាគុយ Na-ion កំពុងរីកចម្រើនលឿនជាងមុននៅក្នុងផ្នែកដែលងាយនឹងចំណាយ ហើយអាចជាការបំពេញបន្ថែមដល់អាគុយ Li-ion មិនមែនជាការជំនួសទាំងស្រុងនោះទេ។
៤) ការវិវត្តន៍ LFP និង Li-ion៖ ការច្នៃប្រឌិតមិនតែងតែមានន័យថា "ប្រភេទថ្មី" នោះទេ
អនាគតនៃថ្មមិនចាំបាច់មានន័យថាការជំនួសគីមីវិទ្យាទាំងស្រុងនោះទេ។ សូម្បីតែសព្វថ្ងៃនេះ ការរីកចម្រើនជាច្រើនកំពុងកើតចេញពីការកែលម្អទៅលើ Li-ion។ ឧទាហរណ៍សំខាន់មួយគឺលីចូមជាតិដែកផូស្វាត (LFP)៖ មានសុវត្ថិភាពជាង ធន់នឹងវដ្តច្រើនជាង និងជាទូទៅមានតម្លៃថោកជាង ព្រោះវាមិនប្រើនីកែល និងកូបាល់។ ចំណុចអវិជ្ជមានគឺដង់ស៊ីតេថាមពលទាបជាងបើប្រៀបធៀបទៅនឹង NMC/NCA (គីមីវិទ្យាដែលមានមូលដ្ឋានលើនីកែល)។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពក្នុងការរចនាកញ្ចប់ ឌីណាមិកខ្យល់យានយន្ត និងប្រសិទ្ធភាពម៉ូទ័រកំពុងជួយបិទគម្លាត។
ក្រៅពី LFP ក៏មានការអភិវឌ្ឍដូចជា៖
– អាណូតស៊ីលីកុនដើម្បីបង្កើនសមត្ថភាព (ទោះបីជាបញ្ហាប្រឈមនៃការអភិវឌ្ឍបរិមាណនៅតែធំក៏ដោយ)។
– សារធាតុបន្ថែមអេឡិចត្រូលីត ដើម្បីបង្កើនអាយុកាលប្រើប្រាស់ និងការសាកថ្មលឿន។
– ការរចនាពីកោសិកាទៅកញ្ចប់ / កោសិកាទៅតួ ដើម្បីកាត់បន្ថយសមាសធាតុ និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពលំហ។
អ្វីដែលត្រូវរំពឹងទុក៖ ការកែលម្អបន្តិចម្តងៗ ប៉ុន្តែគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងថ្ម Li-ion នឹងបន្ត ហើយវាទំនងជានឹងគ្របដណ្ដប់ទីផ្សារសម្រាប់ទសវត្សរ៍ក្រោយ ទោះបីជាបច្ចេកវិទ្យាថ្មីៗចាប់ផ្តើមចូលទីផ្សារក៏ដោយ។
៥) ការសាកថ្មលឿនខ្លាំង៖ វាមិនមែនគ្រាន់តែជា "ឆ្នាំងសាកធំៗ" នោះទេ
មនុស្សជាច្រើនស្រមៃមើលអនាគតនៃអាគុយដូចជាការសាកថ្មរយៈពេល 5-10 នាទីសម្រាប់យានយន្តអគ្គិសនី។ វាអាចទៅរួច ប៉ុន្តែស្មុគស្មាញ។ ការសាកថ្មលឿនអាស្រ័យលើកត្តាជាច្រើន៖ គីមីវិទ្យាអាគុយ ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាព ការរចនាអេឡិចត្រូត និងសមត្ថភាពក្រឡាចត្រង្គ។ ការសាកថ្មលើសកម្រិតបង្កើនហានិភ័យនៃការស្រោបលីចូម និងកាត់បន្ថយអាយុកាលថ្ម។
ដំណោះស្រាយរួមមាន ថ្មដែលធន់នឹងចរន្តខ្ពស់ ប្រព័ន្ធត្រជាក់ដែលរឹងមាំជាងមុន ក្បួនដោះស្រាយសាកថ្មឆ្លាតវៃ (ទម្រង់វ៉ុល-ចរន្តដែលអាចសម្របខ្លួនបាន) និងហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធអគ្គិសនីដែលមានសមត្ថភាពទប់ទល់នឹងបន្ទុកកំពូល។ យើងក៏នឹងឃើញការរួមបញ្ចូលនៃការរៀបចំជាមុននៃថ្មផងដែរ៖ ថ្មត្រូវបានកំដៅ ឬត្រជាក់ដល់សីតុណ្ហភាពល្អបំផុតមុនពេលការសាកថ្មលឿនចាប់ផ្តើម។
អ្វីដែលត្រូវរំពឹងទុក៖ ពេលវេលាសាកថ្មនឹងប្រសើរឡើងគួរឱ្យកត់សម្គាល់ ប៉ុន្តែការអះអាងថា "លឿនដូចធុងសាំង" ទំនងជាលក្ខណៈពិសេសនៃលក្ខខណ្ឌ និងយានយន្តជាក់លាក់ ជាជាងស្តង់ដារសកលក្នុងពេលឆាប់ៗនេះ។
៦) ការកែច្នៃឡើងវិញ និង “ជីវិតទីពីរ”៖ អាគុយជាវដ្តសេដ្ឋកិច្ច
ថ្មនាពេលអនាគតមិនត្រឹមតែអំពីដំណើរការប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏អំពីនិរន្តរភាពផងដែរ។ មាននិន្នាការធំៗពីរនៅទីនេះ៖
១. ការកែច្នៃសម្ភារៈឡើងវិញ៖ ការទាញយកលីចូម នីកែល កូបាល់ ទង់ដែង អាលុយមីញ៉ូម និងក្រាហ្វីត ដើម្បីកាត់បន្ថយតម្រូវការសម្រាប់អណ្តូងរ៉ែថ្មីៗ។ ដំណើរការអ៊ីដ្រូមេតាលួ និងការកែច្នៃឡើងវិញដោយផ្ទាល់កំពុងត្រូវបានអភិវឌ្ឍជាបន្តបន្ទាប់ដើម្បីឱ្យកាន់តែមានប្រសិទ្ធភាព និងសន្សំសំចៃ។
2. អាយុកាលទីពីរ៖ អាគុយរថយន្តអគ្គិសនីដែលមានសមត្ថភាពថយចុះ (ឧទាហរណ៍ ដល់ 70–80%) អាចនៅតែសមស្របសម្រាប់ការផ្ទុកថាមពលនៅនឹងកន្លែង ដូចជាការបម្រុងទុកនៅផ្ទះ ការប្រើប្រាស់ឧស្សាហកម្ម ឬតុល្យភាពថាមពលព្រះអាទិត្យ។ នេះពង្រីកតម្លៃសេដ្ឋកិច្ចរបស់អាគុយមុនពេលវាត្រូវបានកែច្នៃឡើងវិញនៅទីបំផុត។
អ្វីដែលត្រូវរំពឹងទុក៖ បទប្បញ្ញត្តិនឹងទាមទារកាន់តែខ្លាំងឡើងនូវផលប៉ះពាល់កាបូន និងតម្លាភាពខ្សែសង្វាក់ផ្គត់ផ្គង់ ដូច្នេះការកែច្នៃឡើងវិញនឹងក្លាយជាផ្នែកស្នូលនៃឧស្សាហកម្ម មិនមែនគ្រាន់តែជាជម្រើសមួយនោះទេ។
៧) អាគុយសម្រាប់បណ្តាញអគ្គិសនី៖ តម្រូវការផ្សេងៗគ្នា អ្នកឈ្នះផ្សេងៗគ្នា
ចំពោះបណ្តាញអគ្គិសនី អ្វីដែលសំខាន់ជារឿយៗមិនមែនជាដង់ស៊ីតេថាមពលក្នុងមួយគីឡូក្រាមទេ ប៉ុន្តែជាតម្លៃក្នុងមួយគីឡូវ៉ាត់ម៉ោង អាយុកាលវដ្ត សុវត្ថិភាព និងភាពងាយស្រួលនៃការថែទាំ។ នៅក្នុងផ្នែកនេះ បច្ចេកវិទ្យាដូចជាសូដ្យូម-អ៊ីយ៉ុង អាគុយលំហូរ (ឧទាហរណ៍ វ៉ាណាដ្យូម រីដុក) ឬសូម្បីតែអាគុយដែលមានមូលដ្ឋានលើស័ង្កសី និងជាតិដែកអាចរកឃើញកន្លែងមួយ។
ជាឧទាហរណ៍ ថ្មប្រភេទ Flow ពូកែខាងរក្សាទុកបានយូរ និងអាយុកាលវដ្តខ្ពស់ ពីព្រោះថាមពលត្រូវបានរក្សាទុកក្នុងអេឡិចត្រូលីតក្នុងធុងដាច់ដោយឡែកពីគ្នា។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ទំហំ និងតម្លៃរបស់វាធ្វើឱ្យវាកាន់តែសមស្របសម្រាប់ការដំឡើងនៅនឹងកន្លែង។
អ្វីដែលត្រូវរំពឹងទុក៖ នឹងមានភាពចម្រុះ - ថ្មជាច្រើនប្រភេទមាននៅជាមួយគ្នាទៅតាមមុខងារ មិនមែនមួយណាឈ្នះសម្រាប់ទាំងអស់នោះទេ។
តើយើងអាចរំពឹងអ្វីខ្លះតាមការពិត?
សរុបមក បច្ចេកវិទ្យាថ្មនាពេលអនាគតទំនងជានឹងផ្លាស់ប្តូរទៅទិសដៅធំៗចំនួនបី៖ មានសុវត្ថិភាពជាង ថោកជាង និងមាននិរន្តរភាពជាង ខណៈពេលដែលកំពុងបន្តគោលដៅប្រតិបត្តិការដូចជាចម្ងាយបើកបរ និងការសាកថ្មលឿន។ ក្នុងរយៈពេលមធ្យម ថ្ម Li-ion (រួមទាំង LFP និងប្រភេទនីកែលខ្ពស់) នៅតែជាថ្មឈានមុខគេ ដោយសារប្រព័ន្ធអេកូឡូស៊ីផលិតកម្មរបស់វាមានភាពចាស់ទុំ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សូដ្យូម-អ៊ីយ៉ុងមានសក្តានុពលក្នុងការបំពេញផ្នែកដែលមានតម្លៃទាប ខណៈពេលដែលថ្មរឹងគឺជាជម្រើសសម្រាប់យានយន្តលំដាប់ខ្ពស់ ឬតម្រូវការពិសេស នៅពេលដែលបញ្ហាប្រឈមនៃការផលិតត្រូវបានយកឈ្នះ។
សម្រាប់អ្នកប្រើប្រាស់ ការផ្លាស់ប្តូរគួរឱ្យកត់សម្គាល់បំផុតអាចមិនមែនជាគីមីវិទ្យាថ្មដែលប្រើនោះទេ ប៉ុន្តែជាបទពិសោធន៍៖ យានយន្តអគ្គិសនីដែលមានតម្លៃសមរម្យជាងមុន ការសាកថ្មលឿនជាងមុន និងស៊ីសង្វាក់គ្នាជាងមុន អាយុកាលថ្មយូរជាងមុន និងអារម្មណ៍សុវត្ថិភាពកាន់តែច្រើន។ សម្រាប់ឧស្សាហកម្ម និងរដ្ឋាភិបាល វាមិនមែនគ្រាន់តែជាការច្នៃប្រឌិតមន្ទីរពិសោធន៍ដែលសំខាន់នោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងសមត្ថភាពក្នុងការផលិតទ្រង់ទ្រាយធំ ធានាការផ្គត់ផ្គង់សម្ភារៈប្រកបដោយសីលធម៌ និងកសាងប្រព័ន្ធកែច្នៃឡើងវិញប្រកបដោយសន្សំសំចៃ។
នៅទីបំផុត ថ្មនាពេលអនាគតនឹងមិនលេចចេញជាជំហានតែមួយទេ ប៉ុន្តែជាស៊េរីនៃការវិវត្តន៍ និងការទម្លាយថ្មីៗដែលបំពេញបន្ថែមគ្នា។ ហើយនៅពេលដែលរឿងនោះកើតឡើង ផលប៉ះពាល់របស់វានឹងលើសពីឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិច និងយានយន្តទៅទៀត — ថ្មនឹងក្លាយជាមូលដ្ឋានគ្រឹះដ៏សំខាន់សម្រាប់ការផ្លាស់ប្តូរថាមពលសកលទៅជាប្រព័ន្ធដែលស្អាត និងធន់ជាងមុន។
