NANOTEC Newsletter ฉบับที่ 30: Cover Story
ดร. นครินท์กล่าวว่า โครงการพัฒนาขั้วไฟฟ้าจากเส้นใยกราฟีนเพื่อแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบเคเบิล (graphene-based fiber electrode fabrication for cable/fiber-shaped Zn-ion batteries) เป็นการพัฒนาระบบกักเก็บพลังงานทางเลือกเพื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสวมใส่ (wearable energy-storage systems) เพื่อเพิ่มทางเลือกนอกเหนือจากแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน (Li-ion battery) ที่ปัจจุบันถือส่วนแบ่งตลาดมากที่สุด การเปลี่ยนแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนให้มาอยู่ในรูปแบบของระบบกักเก็บพลังงานแบบสวมใส่จะมีความท้าทายมากในเรื่องของการป้องกันการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์ที่ไวไฟ รวมไปถึงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแบตเตอรี่และข้อจำกัดในเรื่องวัตถุดิบ ดังนั้นแล้ว ระบบกักเก็บพลังงานทางเลือกอื่นจึงเป็นที่สนใจ นักวิจัยนาโนเทคมุ่งไปที่แบตเตอรี่สังกะสีไอออน (Zn-ion battery) ซึ่งเป็นหนึ่งในระบบกักเก็บพลังงานที่ปลอดภัย เหมาะสมกับการใช้เป็นระบบกักเก็บพลังงานเพื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสวมใส่เนื่องจากใช้น้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ ไม่ไวไฟ ลดความเสี่ยงการระเบิด และสามารถประกอบได้ในสภาวะแวดล้อมปกติ เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนที่ต้องประกอบในตู้ทดลองแบบสวมถุงมือสำหรับห้องปฏิบัติการ “อย่างไรก็ตาม ความท้าทายเชิงเทคนิคหลักในปัจจุบันที่ยังเป็นปัญหาต่อการใช้งานแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบเคเบิลคือ ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเคมีและบรรจุภัณฑ์ที่ยังไม่เหมาะสมของแบตเตอรี่สังกะสีไอออนต่อการประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสวมใส่” ดร. นครินทร์กล่าว ทีมวิจัยจึงพัฒนากระบวนการ “การขึ้นรูปเส้นใยแคโทดสำหรับแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบเคเบิล” โดยใช้วิธีที่ง่ายและมีต้นทุนในการผลิตต่ำ โดยเส้นใยแคโทดจะมีองค์ประกอบหลักคือ กราฟีนที่เป็นโครงสร้างหลักของเส้นใยที่มีหน้าที่ในการนำไฟฟ้า และแมงกานีสไดออกไซด์ที่เป็นอนุภาคสำหรับกักเก็บประจุสังกะสีไอออน ซึ่งหลังจากการผ่านประบวนการผลิตเส้นใยดังกล่าวทางกายภาพและเคมี เส้นใยแคโทดจะถูกนำมาวิเคราะห์ก่อนที่จะถูกนำไปประกอบเป็นแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบเคเบิล โดยหลังจากได้แบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบเคเบิลแล้วจึงนำแบตเตอรี่ดังกล่าวไปวิเคราะห์ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเคมี และนำไปประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสวมใส่ “ปัจจุบัน ทีมพัฒนาออกมาเป็นต้นแบบแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบเคเบิล โดยมีความจุของแบตเตอรี่อยู่ที่ 230 mAh/g ซึ่งสามารถเทียบได้กับแบตเตอรี่ลิเทียมแบบเหรียญ ที่เรารู้จักกันในชื่อ ถ่านกระดุม […]
