แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดใหม่ที่ไม่ระเบิดและไม่ทำให้เกิดไฟไหม้

แบตเตอรี่ต้นแบบที่ใช้น้ำเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ภาพโดย Jhi Scott/ARL Photographer

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่ชนิดทีชาร์จได้ ซึ่งใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กโทรนิกตั้งแต่โทรศัพท์มือถือไปจนถึงรถยนต์ขับคลื่อนด้วยไฟฟ้า แต่ปัญหาใหญ่ของแบตเตอรี่ชนิดนี้ก็คือความเสี่ยงต่อการระเบิดหรือทำให้เกิดไฟไหม้เพราะความร้อน กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพสหรัฐอเมริกาและมหาวิทยาลัยแมรีแลนด์ได้ออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบของสารละลายที่ไม่ทำให้เกิดการระเบิดหรือทำให้เกิดไฟไหม้

กลุ่มของนักวิทยาศาสตร์ใช้สารละลายน้ำและเกลือเป็นอิเล็กโทรไลต์ซึ่งเป็นสื่อสำหรับการไหลของไออนในกระบวนการเก็บประจุไฟฟ้าอิเล็กโทรไลซิสที่ไหลเข้าและออกจากขั้วไฟฟ้าที่เรียกว่าแอโทดและแคโทด ขั้วไฟฟ้าทั้งสองนี้เป็นขั้วที่ไฟฟ้าที่จายกระแสไฟฟ้าให้อุปกรณ์อิเล็กโทรนิกต่าง ๆ

สารละลายอิเล็กโทรไลต์ใหม่นี้จะผลิตความต่างศักย์ไฟฟ้าอยู่ที่ 4 โวลต์ซึ่งใกล้เคียงและพอเพียงที่จะจ่ายให้อุปกรณ์อิเล็กโทรนิกต่าง ๆ โดยสารละลายอิเล็กโทรไลต์จะปลอดภัยจากการระเบิดหรือไฟ้ไหม ถึงแม้ว่าจะใช้งานหนักหรือผิดวิธีก็ตาม ซึ่งจะแตกต่างกันกับสารสะลายอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันที่มีความเสี่ยงมากกับการระเบิดหรือทำให้เกิดไฟไหม้ได้ง่าย

ความพยายามก่อนหน้านี้ของนักวิทยาศาสตร์กลุ่มอื่น ๆ ที่ใช้น้ำเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์จะมีความท้าทายในการนำแบตเตอรี่มาใช้ในการปฏิบัติ เพราะจะเกิดการเสื่อมสภาพของกราไฟท์ซึ่งเป็นโลหะที่ใช้เป็นขั้วแคโทดที่เป็นโลหะลิเธียมเมื่อถูกสัมผัสกับน้ำ ในครั้งนี้กลุ่มของนักวิทยาศาสตร์ได้แก้ปัญหาดังกล่าวโดยการเคลือบขั้วแคโทดด้วยโพลิเมอร์เจล โดยที่เมื่อเกิดการชาร์จแบตเตอรี่ครั้งแรกโพลิเมอร์เจลจะสลายกลายเป็นสารเคลือบป้องกันน้ำจากการสำผัสและทำลายสภาพของขั้วโลหะแคโทด ในขณะที่อนุภาคไอออนยังสามารถไหลเข้าออกขั้วไฟฟ้าได้

อย่างไรก็ตามแบตเตอรี่ดังกล่างถึงแม้จะดีกว่าแบตเตอรี่อื่นที่ใช้น้ำเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ แต่ยังมีข้อเสียตรงที่ว่าการใช้งานยังไม่สามารถใช้งานได้นาน เพราะแบตเตอรี่สามารถชาร์จได้เพียง 70 ครั้งเท่านั้น ในขณะที่แบตเตอรี่ในท้องตลาดทั่วไปสามารถชาร์จได้อย่างน้อย 500 ครั้งขึ้นไป  ขั้นตอนต่อไปของนักวิทยาศาสตร์จะพัฒนาให้แบตเตอรี่สามารถชาร์จได้จำนวนครั้งเพิ่มขึ้นเหมือนกับแบตเตอรี่ที่ใช้กันอยู่ทั่วไป

ผลการวิจัยในครั้งนี้กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ได้ตีพิมพ์ผลงานของพวกเขาในวารสารทางวิชาการ the journal Joule

 


 

ที่มาวารสารทางวิชาการ the journal Joule

 

 

error: กด RightClick แทน