แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนที่ถูกใช้งานในอุปกรณ์แทบทุกอย่างตั้งแต่สมาร์ทโฟนจนถึงรถยนต์ไฟฟ้า และแบตเตอรี่โซเดียม-ไออนที่เป็นเทคโนโลยีใหม่ซึ่งกำลังจะมาถึง ทั้งสองอย่างใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ชนิดสารอินทรีย์เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลเวียนอยู่ในแบตเตอรี่ อิเล็กโทรไลต์ชนิดนี้ถูกเลือกใช้เพื่อรองรับไฟฟ้าแรงดันสูง แต่มันมาพร้อมกับความเสี่ยงของการระเบิดติดไฟ งานวิจัยใหม่นี้เป็นการเปลี่ยนแปลงส่วนผสมของสารเคมีในสารละลายอิเล็กโทรไลต์นั่นเอง
“การแก้ปัญหาแบตเตอรี่ลุกไหม้และระเบิดที่ดีที่สุดคือการใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ติดไฟ” นักวิจัยอธิบาย “แต่อย่างไรก็ตามอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ติดไฟก็มักจะทำให้สมรรถนะของแบตเตอรี่ต่ำลง”
ทีมวิจัยมุ่งความสนใจไปที่ตัวทำละลายต้านการติดไฟที่ชื่อ trimethyl phosphate (TMP) นำมาเป็นส่วนหนึ่งสารละลายอิเล็กโทรไลต์เพื่อกำจัดความเสี่ยงของการติดไฟ และพบว่าสามารถใช้งานแบตเตอรี่ 1,000 ครั้งหรือมากกว่า 1 ปีโดยแบตเตอรี่ไม่มีวี่แววการเสื่อม
ขณะเดียวกันพวกเขาก็ได้เพิ่มความเข้มข้นของเกลือในสารละลายอิเล็กโทรไลต์เพื่อลดการปะทุได้โดยง่ายของส่วนผสมและให้มั่นใจว่าไฟฟ้าแรงดันสูงสามารถรักษาระดับไว้ที่ขั้วแบตเตอรี่ได้ ซึ่งตามปกติจะไม่สามารถทำได้ในกรณีที่ใช้ TMP
“เมื่อใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ดังกล่าวกับแบตเตอรี่โซเดียม-ไอออนและลิเธียม-ไอออน เราพบว่าสามารถใช้งานได้มั่นคงมาก ทั้งกับขั้วแอโนดแบบคาร์บอนและขั้วกราไฟต์ใช้งานได้ดีเกินกว่า 1 ปี ทำให้สามารถนำเทคนิคนี้ไปใช้พัฒนาแบตเตอรี่ที่ปลอดภัยและใช้งานได้นาน”
จากการทดสอบของทีมวิจัย สารละลายอิเล็กโทรไลต์ชนิดใหม่นี้ไม่มีการติดไฟจนถึงอุณหภูมิ 150 °C เรียกว่าไม่ต้องเป็นห่วงกันเลยว่าสมาร์ทโฟนของคุณจะระเบิดอยู่ในกระเป๋า และถึงแม้มีเปลวไฟลุกขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่านั้น สารละลายที่มี TMP ก็จะดับมันลงทันที
ทีมวิจัยบอกว่าเทคนิคการออกแบบสารละลายอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่นี้ยังสามารถใช้กับสารละลายต้านการติดไฟอื่นๆนอกเหนือจาก TMP ได้อีก ดังนั้นจึงมีศักยภาพสูงมากสำหรับการออกแบบแบตเตอรี่ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีกำลังมากขึ้นในขั้นถัดไป
คงต้องใช้เวลาอีกสักระยะหนึ่งในการนำเทคโนโลยีนี้จากห้องแล็บไปสู่การผลิตเป็นแบตเตอรี่สำหรับใช้กับสมาร์ทโฟนหรืออย่างอื่น แต่ด้วยเทคนิคง่ายๆในการเปลี่ยนส่วนผสมของอิเล็กโทรไลต์นี่แหละจะเป็นความหวังที่จะได้ใช้แบตเตอรี่ที่ปลอดภัยกว่าเดิม
“สารละลายอิเล็กโทรไลต์จะไม่ใช่เชื้อเพลิงอีกต่อไป แต่มันจะทำหน้าที่เป็นเครื่องดับเพลิงที่มีประสิทธิภาพในการหยุดไฟที่อาจเกิดขึ้นจากวัสดุติดไฟอย่างอื่นในแบตเตอรี่” นักวิจัยสรุป
ข้อมูลและภาพจาก sciencealert, nature