แบตเตอรี่ใหม่ทำจากขวดแก้วขยะได้ความจุเพิ่มขึ้น 4 เท่า แถมชาร์จเร็วกว่าเดิม

ถ้าถามผู้ใช้ว่าอยากให้สมาร์ทโฟนของเขามีอะไรดีขึ้นบ้าง เชื่อว่าแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้นานขึ้นจะอยู่ในรายการลำดับต้นๆ ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียริเวอร์ไซด์ (UCR) ได้พัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนที่มีขั้วบวกหรือแอโนดทำมาจากขวดแก้วขยะที่แต่ละปีต้องกลบฝังนับล้านขวด ได้แบตเตอรี่ที่มีความจุมากขึ้น ชาร์จได้เร็วขึ้น และยังช่วยลดขยะได้อีกด้วย

แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนใช้งานได้ตั้งแต่สมาร์ทโฟนไปจนถึงรถยนต์ไฟฟ้า ปกติขั้วลบทำจากลิเธียมและขั้วบวกทำจากกราไฟท์ ดูเหมือนว่าประสิทธิภาพของมันจะชนเพดานเสียแล้ว นักวิจัยจึงต้องมองหาทางเลือกใหม่เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ

การใช้ซิลิกอนทำเป็นขั้วบวกแทนกราไฟท์มีศักยภาพที่จะเพิ่มความจุของแบตเตอรี่ได้เป็น 10 เท่า แต่ขั้วซิลิกอนไม่ทนทาน การขยายตัวและหดตัวของมันทำให้เกิดการแตกร้าวและสึกหรอเร็วมาก ทีมวิจัยของ UCR ได้พบแหล่งวัสดุที่จะนำมาทำขั้วซิลิกอนที่มีความทนทานนั่นคือขวดแก้วขยะ

glass-bottle-battery-2

การทำขั้วแอโนดเริ่มจากนำขวดแก้วขยะมาบดให้เป็นผงละเอียดสีขาว จากนั้นทำการลดขนาดซิลิกอนไดออกไซด์ให้เป็นซิลิกอนนาโนโดยการใช้กระบวนการ Magnesiothermic Reduction สุดท้ายนำอนุภาคนาโนไปเคลือบด้วยคาร์บอนเพื่อเพิ่มความจุในการเก็บพลังงานและเพิ่มความคงทน

เมื่อทดสอบในแบตเตอรี่ทรงกระดุมพบว่าขั้วแอโนดที่ทำจากขวดแก้วขยะให้ความจุ 1,420 mAh/g มากกว่าขั้วแอโนดที่ทำจากกราไฟท์ซึ่งให้ความจุ 350 mAh/g ถึง 4 เท่า

glass-bottle-battery-3

“เราเริ่มจากขยะที่ถูกส่งไปกลบฝัง แล้วสร้างแบตเตอรี่ที่มีความจุมากกว่าเดิม ชาร์จเร็วขึ้น และ มีเสถียรภาพดีกว่าแบตเตอรี่ทรงกระดุมทั่วไป” Changling Li หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว “เพราะฉะนั้นเราจึงมีตัวเลือกที่ดีมากๆสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนรุ่นถัดไป”

นักวิจัยบอกว่ากระบวนการใช้ได้ดีในทางปฏิบัติ เนื่องจากใช้ปฏิกิริยาทางเคมีที่มีต้นทุนต่ำ และขวดแก้วหนึ่งใบสามารถใช้ทำซิลิกอนนาโนได้ปริมาณที่เพียงพอสำหรับทำแบตเตอรี่ทรงกระดุมได้หลายร้อยอัน

ทีมวิจัยได้จดสิทธิบัตรสิ่งที่พวกเขาคิดค้นไว้เรียบร้อยแล้ว และคาดหวังว่าแบตเตอรี่ที่ทำจากขวดแก้วขยะอันทรงประสิทธิภาพนี้จะได้รับการพัฒนาและนำไปใช้กับสมาร์ทโฟน แล็ปท็อป ไปจนถึงรถยนต์ไฟฟ้าภายในเวลาอีกไม่นาน

 

ข้อมูลและภาพจาก  iflscience, newatlas


Leave a Reply

Your email address will not be published.