ในการสร้างแบตเตอรี่ใหม่นี้ทีมวิจัยใช้แอสฟัลท์ธรรมชาติ (Gilsonite) ที่ยังไม่ผ่านกระบวนการใดๆผสมกับริบบิ้นกราฟีนขนาดนาโน (Graphene Nanoribbon) แล้วเคลือบด้วยโลหะลิเธียมโดยกระบวนการไฟฟ้าเคมีเพื่อทำเป็นขั้วแอโนด และใช้ร่วมกับขั้วแคโทดที่ทำจากคาร์บอนที่ผ่านกระบวนการ Sulfurization
ทีมวิจัยทดสอบแบตเตอรี่ลิเธียม-เมทัลแบบใหม่นี้มากกว่า 500 รอบการชาร์จ พวกเขาพบว่าขั้วแอโนดใหม่ที่มีแอสฟัลท์เป็นส่วนประกอบทำให้แบตเตอรี่มีความเสถียรมากขึ้น แบตเตอรี่มีความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้า (Power Density) 1,322 วัตต์/กก. ความหนาแน่นของพลังงาน (Energy Density) 943 วัตต์-ชม./กก. และมีความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า (current density) สูงถึง 20 มิลลิแอมป์/ตร.ซม. นั่นหมายถึงว่าแบตเตอรี่นี้สามารถชาร์จไฟได้เร็วกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนหลายเท่า
“ความจุของแบตเตอรี่นี้สูงมากแต่ที่โดดเด่นเป็นพิเศษคือเราสามารถชาร์จไฟจากไม่มีเลยจนเต็มภายใน 5 นาที แทนที่จะเป็น 2 ชม.หรือมากกว่าเหมือนแบตเตอรี่ทั่วไป”James Tour หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว
ภาพสแกนด้านซ้ายแสดงขั้วแอโนดที่ประกอบด้วยแอสฟัลท์ ริบบิ้นกราฟีนนาโน และลิเธียม ด้านขวาเป็นวัสดุเดียวกันแต่ไม่มีลิเธียม
แบตเตอรี่ใหม่นี้ยังมีข้อดีอีกอย่างหนึ่งคือมันสามารถป้องกันการเกิดเส้นใย (Dendrites) ที่นำไปสู่ปัญหาการระเบิดของแบตเตอรี่ เส้นใยเล็กๆของลิเธียมมักจะเกิดขึ้นที่ขั้วแอโนดตอนกำลังชาร์จไฟ และขยายกิ่งก้านสาขาออกไปทั่วจนถึงอีกขั้วหนึ่ง ทำให้แบตเตอรี่เกิดการติดไฟขึ้นหรือเกิดการระเบิด แต่การที่มีแอสฟัลท์เป็นส่วนประกอบที่ขั้วแอโนดช่วยป้องกันการเกิดเส้นใยดังกล่าวได้
ในโครงการก่อนหน้านี้ทีมวิจัยพบว่าขั้วแอโนดที่ทำจากกราฟีนและท่อคาร์บอนนาโนก็สามารถป้องกันปัญหาการเกิดเส้นใย Dendrites ได้เช่นเดียวกัน แต่แบตเตอรี่แบบใหม่นี้ทำได้ง่ายกว่าและราคาถูกกว่า
“แบตเตอรี่ลิเธียม-เมทัลแบบเดิมกับแบบใหม่มีความจุเหมือนกัน แต่แบตเตอรี่ใหม่ที่ใช้แอสฟัลท์เป็นส่วนประกอบทำได้ง่ายกว่าและถูกกว่ามาก” Tour กล่าว “ไม่มีกระบวนการเคลือบโดยไอเชิงเคมี ไม่มีการเคลือบด้วยลำอิเล็กตรอน ไม่ต้องทำท่อนาโนจากกราฟีน ดังนั้นการผลิตจึงง่ายมาก”
ข้อมูลและภาพจาก rice.edu, newatlas
