หนึ่งในความท้าทายของการพัฒนาแบตเตอรี่คือการหาทางทำ ให้แบตเตอรี่สามารถจ่ายไฟได้มากขึ้นด้วยขนาดเท่าเดิม อีกด้านหนึ่งคือเรื่องความปลอดภัยในการใช้งาน ที่ต้องการกำจัดความเสี่ยงจากการระเบิดหรือลุกไหม้ขอ งแบตเตอรี่ออกไป (หรืออย่างน้อยก็ลดความเสี่ยงที่จะได้รับความเสียหาย ดังเช่นงานวิจัยของ Stanford เรื่องระบบเตือนก่อนแบตเตอรี่ระเบิด) แต่ตอนนี้นักวิจัยแห่ง University of Michigan ได้ทำทั้ง 2 อย่างให้เป็นจริง โดยอาศัยประโยชน์จากคุณสมบัติของเคฟลาร์
ทีมวิจัยได้เลือกใช้เคฟลาร์ซึ่งมีความเป็นฉนวนทางไฟฟ ้าจำนวนหลายแผ่นมาซ้อนทับกันเพื่อใช้เป็นวัสดุกั้นกล างระหว่างขั้ว cathode และ anode ซึ่งข้อดีของเคฟลาร์คือทนค่าสนามไฟฟ้าได้ดีกว่าวัสดุ แบบเดิมที่เคยใช้กัน นั่นจึงทำให้สามารถสร้างแบตอตรี่ขนาดโดยรวมบางลงแต่ย ังคงจ่ายประจุไฟเลี้ยงอุปกรณ์ไฟฟ้าได้นานเท่าเดิม (อีกนัยหนึ่งคือหากออกแบบให้มีขนาดเท่าเดิม ก็จะจ่ายไฟได้มากขึ้น)
คุณสมบัติสำคัญของแบตเตอรี่ที่ใช้เคฟลาร์นี้คือการป้ องกันการระเบิดหรือลุกไหม้ของแบตเตอรี่ การระเบิดหรือลุกไหม้ที่ว่านี้จะเกิดขึ้นเมื่อเกิดกา รลัดวงจรระหว่างขั้ว cathode และ anode ผ่านชั้นวัสดุกั้นกลาง โดยการลัดวงจรที่ว่านี้เกิดขึ้นจากอนุภาคโลหะของขั้ว ไฟฟ้าที่จะสะสมในระหว่างการใช้งานแบตเตอรี่ จนเกิดเป็นโครงสร้างเนื้องโลหะรูปร่างคล้ายเฟิร์นก่อ ตัวรุกล้ำผ่านชั้นวัสดุกั้นกลางของแบตเตอรี่ และกลายเป็นเส้นทางนำไฟฟ้าให้ลัดวงจรระหว่างขั้ว cathode และ anode ในที่สุด ซึ่งเคฟลาร์สามารถป้องกันการเกิดโครงสร้างเนื้อโลหะค ล้ายเฟิร์นที่ว่านี้ได้
สาเหตุที่เคฟลาร์สามารถป้องกันการเกิดโครงสร้างโลหะไ ม่พึงประสงค์จนเชื่อมต่อขั้ว cathode และ anode ได้นั้นเป็นเพราะแผ่นเคฟลาร์ที่ซ้อนทับกันหลายชั้นมี ขนาดของรูระหว่างเส้นใยเล็กเพียง 15-20 นาโนเมตร ซึ่งเล็กเกินกว่าโครงสร้างโลหะขนาด 20-50 นาโนเมตรจะก่อตัวแทรกผ่านได้ ในขณะที่วัสดุกั้นกลางแบตเตอรี่อย่างอื่นไม่อาจป้องก ันเรื่องนี้ได้เพราะมีขนาดรูระหว่างเส้นใยในหลักหลาย ร้อยนาโนเมตร
ด้วยการออกแบบแบตเตอรี่โดยอาศัยคุณสมบัติของวัสดุเคฟ ลาร์ดังที่กล่าวมา ทำให้ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถออกแบบผลิตภ ัณฑ์รุ่นใหม่ให้มีขนาดบางหรือเล็กลงได้ (หรือมีขนาดเท่าเดิมแต่ใช้งานได้นานขึ้นต่อการชาร์จแ บตเตอรี่ในแต่ละครั้ง) แถมยังมั่นใจได้ยิ่งขึ้นว่าจะไม่ต้องพบเหตุการณ์แบตเ ตอรี่ระเบิดหรือลุกไหม้คามือ ซึ่งทีมวิจัยก็ได้ตั้งบริษัทชื่อ Elegus และมีแผนที่จะผลิตแบตเตอรี่แบบใหม่นี้เป็นสินค้าออกข ายจริงภายในช่วงไตรมาสสุดท้ายของปีหน้า โดยจนถึงขณะนี้มีบริษัทกว่า 30 แห่งได้ติดต่อทีมวิจัยเพื่อขอตัวอย่างวัสดุไปทดสอบกั นแล้วด้วย
ผู้ที่สนใจอยากอ่านรายละเอียดแบบเต็มๆ จากเอกสารงานวิจัยสร้างแบตเตอรี่โดยใช้เคฟลาร์นี้ สามารถเข้าไปศึกษาข้อมูลได้ที่นี่
ที่มา - Michigan News via Engadget

Battery, Research




อ่านต่อ...