นักวิจัยซินโครตรอน พัฒนา “แก้วหน้าที่ขั้นสูงเพื่อการกักเก็บพลังงานสะอาดแห่งอนาคต” ทำขั้วไฟฟ้าแบตเตอรี่ นำสู่ต้นแบบแบตเตอรีแห่งอนาคตที่มีความปลอดภัย ราคาถูก และใช้งานได้นาน เข้ากับเทรนด์โลก
นวัตกรรม “แก้วหน้าที่ขั้นสูงเพื่อการกักเก็บพลังงานสะอาดแห่งอนาคต” โดย ดร.พินิจ กิจขุนทด สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) คว้ารางวัลการวิจัยแห่งชาติ ประจำปี 2564
สำหรับ นวัตกรรม “แก้วหน้าที่ขั้นสูงเพื่อการกักเก็บพลังงานสะอาดแห่งอนาคต” ได้รับแรงบันดาลใจมาจากการพบว่า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลากหลายที่ใช้งานกันในปัจจุบัน เช่น โทรศัพท์มือถือ และเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ มักประสบปัญหาเกี่ยวกับอุปกรณ์กักเก็บพลังงานข้างในหรือแบตเตอรี ที่ใช้ได้ไม่นานแบตหมดเร็ว หรือเกิดการระเบิดขณะชาร์ทไฟ
จึงเป็นที่มา ของการทำให้แบตเตอรี่ดีมีคุณภาพ ประกอบด้วย 1. มีความปลอดภัยสูง 2.จะทำอย่างไรให้ชาร์จแล้วใช้ได้นาน มีความยืนยาว เก็บประจุไฟฟ้าได้มากขึ้น
ทั้งนี้พบว่า แบตเตอรี่ โดยเฉพาะแบตเตอรีลิเธียมมีโครงสร้างไม่นิ่ง เกิดการเปลี่ยนแปลงขณะชาร์จไฟและขณะใช้งานเป็นผลจากมีโครงสร้างเก่าเป็นผลึก จึงต้องหาโครงสร้างที่ไม่เป็นผลึกมาใช้ ได้แก่ “แก้ว”
แก้วมีโครงสร้างแบบไม่เป็นระเบียบและมีคุณสมบัติถ่ายโอนประจุไฟฟ้าได้ นอกจากนี้แก้วยังมีข้อดี คือ ราคาถูก ทนต่อการกัดกร่อนในสภาวะกรด ด่าง ได้ดี จึงเป็นข้อได้เปรียบ อีกทั้งทนความร้อนได้ดี จึงเกิดไอเดียว่า แก้วน่าจะนำมาเป็นวัสดุขั้วแบตเตอรี่ได้ดี
และสืบเนื่องจากการระเบิดของแบตเตอรี ที่เกิดจากใช้วัสดุทำขั้วเป็นผลึกและสารละลายเป็นของเหลวอิเล็กโตไลท์ การนำแก้วมาใช้เป็นวัสดุแทนจะช่วยตอบโจทย์ได้เป็นอย่างดี โดยปัจุบันพบว่ามีการวิจัยพัฒนาแบตเตอรีชนิดใหม่ที่เรียกว่า แบตเตอรีชนิดแข็ง (Solid-State Battery) ต่อไปแบตเตอรีรุ่นใหม่ๆ จะทำมาจากแก้วและไม่มีการใช้เหลว อาจจะนำไปใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า ได้
ดังนั้นจึงนำแก้วมาใช้ทำขั้วแบตเตอรีและมาประกอบเป็นเซลล์ เป็นต้นแบบแบตเตอรรีที่สามารถใช้งานได้จริง นอกจากนี้ยังวิจัยกระบวนการเตรียมแก้ว ที่มีการใช้แสงซินโครตรอนและมีการผสมธาตุเข้าไปเพื่อให้ได้แก้วมีคุณสมบัติดี
สำหรับทำขั้วแบตเตอรี โดยได้ยื่นจดสิทธิบัตรกระบวนการผลิตแก้วเพื่อการกักเก็บพลังงานสะอาดแล้วจำนวน 10 เรื่อง และประกาศออกมาแล้วจำนวน 2 เรื่อง
ทั้งนี้จะมีการศึกษาต่อยอด และขยายศักยภาพสู่ระดับอุตสาหกรรมในอนาคต โดยขณะนี้กำลังมีการวิจัยเพิ่มเติม คาดว่าภายในปีหน้าจะขยายกำลังไฟฟ้าให้สามารถนำไปใช้ทำแบตเตอรีสำหรับรถจักรยานไฟฟ้าได้สำเร็จ
นอกจากนี้งานวิจัยนี้ ยังตอบโจทย์เทรนด์ของโลก เรื่องของ Zero Waste ช่วยลดขยะ ช่วยลดภาวะโลกร้อน เพราะขวดแก้วต่าง ๆ จะสามารถนำหลอมและเติมธาตุต่าง ๆ ลงไปได้ เพื่อให้ได้นวัตกรรมแบตเตอรีรุ่นใหม่ที่เป็นฝีมือนักวิจัยไทย มีราคาถูก สะอาด ปลอดภัยและใช้งานได้ยาวนาน
