‘แบตเตอรี่ไม้’ ชาร์จซ้ำได้ไม่เสื่อมสภาพ เปลี่ยนเนื้อไม้เป็นตัวเก็บไฟ ใช้จริงในรถจิ๋ว-รถยกของ

ในขณะที่โลกกำลังมุ่งสู่พลังงานสะอาด อุตสาหกรรมแบตเตอรี่ยังเผชิญโจทย์ใหญ่ทั้งเรื่องต้นทุนและความยากในการหาแร่ธาตุ เช่น ลิเธียม โคบอลต์และนิกเกิล ซึ่งทำให้การผลิตแบตเตอรี่ยังไม่ยั่งยืน

นักวิจัยจาก Fraunhofer IKTS ในเยอรมนี พัฒนาแบตเตอรี่โซเดียมไอออนชนิดใหม่ที่ใช้ ‘ลิกนิน’ วัสดุจากธรรมชาติในไม้เป็นส่วนประกอบหลักของแบตเตอรี่ ลิกนินเป็นพอลิเมอร์ที่อยู่ในไม้ ทำหน้าที่เหมือน ‘กาว’ ยึดเส้นใยไม้ให้แข็งแรง แต่ในกระบวนการการผลิตกระดาษ ลิกนินมักถูกเผาทิ้งเพื่อนำไปผลิตเชื้อเพลิงหรือพลังงาน ทีมวิจัยจึงเห็นโอกาสนำวัสดุเหลือใช้นี้มาทำให้มีค่าและเป็นวัสดุสำหรับแบตเตอรี่ที่ปลอดภัยและราคาถูก 

วิธีทำคือ การนำลิกนินมาเผาด้วยความร้อนสูงจนเปลี่ยนสภาพกลายเป็นวัสดุคาร์บอนที่มีโครงสร้างแข็งแรง เพื่อใช้เป็นตัวกักเก็บพลังงานในขั้วลบของแบตเตอรี่  ข้อดีของลิกนินคือหาได้ง่ายและมีอยู่ในหลายพื้นที่ ลิกนินที่ใช้ในการทดลองครั้งนี้มาจากป่า Thuringian ที่อยู่ใกล้ศูนย์วิจัยและยังมีต้นทุนต่ำกว่าโลหะอย่างลิเธียม โคบอลต์หรือนิกเกิลที่แพงและหายาก

Lukas Medenbach นักวิจัยจาก Fraunhofer IKTS อธิบายว่าเราต้องการตัดการใช้โลหะหายากและราคาแพงออกทุกขั้นตอนในการผลิตแบตเตอรี่ พร้อมทั้งพยายามลดหรือเลิกใช้ฟลูออรีนในส่วนประกอบและสารนำไฟฟ้าภายในแบตเตอรี่ให้ได้มากที่สุด (หรือที่เรียกว่า อิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์) โดยหัวใจสำคัญของโครงการนี้ คือการนำ ‘ลิกนิน’ ที่มีอยู่ในท้องถิ่นมาพัฒนาเป็นชิ้นส่วนกักเก็บพลังงานประสิทธิภาพสูงสำหรับแบตเตอรี่โซเดียมไอออน นอกจากนี้การใช้ลิกนินยังช่วย ลดคาร์บอน เพราะไม่ต้องเผาทิ้งและแบตเตอรี่ประเภทนี้ ปลอดภัยกว่าและรีไซเคิลง่ายกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม

สำหรับขั้วบวก นักวิจัยเลือกใช้ Prussian Blue ซึ่งเป็นเม็ดสีน้ำเงินที่ใช้ทำหมึกพิมพ์มาตั้งแต่อดีต โดยจุดเด่นคือมี เหล็ก เป็นส่วนประกอบหลัก ซึ่งปลอดภัยและไม่เป็นอันตรายต่อร่างกาย ต่างจากโลหะหนักในแบตเตอรี่ทั่วไป นักวิจัยได้นำเม็ดสีนี้มาปรับโครงสร้างใหม่ให้สามารถกักเก็บโซเดียมไอออนได้ ทำให้ได้แบตเตอรี่ที่ ใช้วัตถุดิบที่หาได้ทั่วไปในท้องถิ่น ปลอดภัย และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

Lukas Medenbach กล่าวว่า “คาร์บอนที่ได้จากเนื้อไม้พิสูจน์แล้วว่าเก็บพลังงานได้ดีและอึดมาก โดยจากการทดลองชาร์จเข้า-ออกกว่า 100 รอบ แบตเตอรี่ก็ยังทำงานได้ดีเหมือนใหม่ ไม่มีการเสื่อมสภาพ ซึ่งทีมนักวิจัยตั้งเป้าจะพัฒนาให้แบตเตอรี่รุ่นนี้ชาร์จซ้ำได้ถึง 200 รอบ ก่อนโครงการวิจัยนี้จะจบ” 

แม้ยังอยู่ในช่วงพัฒนา แต่แบตเตอรี่จากไม้นี้เหมาะมากสำหรับอุปกรณ์เก็บพลังงาน หรือรถขนาดเล็กที่เน้นใช้งานในพื้นที่ เช่น รถไมโครคาร์ (ความเร็วไม่เกิน 45 กม./ชม.) และรถยกในคลังสินค้า ซึ่งเป็นกลุ่มงานที่ไม่ต้องรีบชาร์จไฟด่วน

อ้างอิง: fraunhofer