อีกก้าวของแบตเตอรี่ลิเธียม-อากาศ แห่งอนาคต

นักวิจัยสหราชอาณาจักรก้าวไปอีกขั้นแล้วในการวิจัยพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม-อากาศ คืออุปกรณ์ที่จะให้พลังงานต่อหน่วยได้มากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนที่ใช้อยู่ในปัจจุบันถึง 3-5 เท่า

หากแบตเตอรี่นี้ถูกสร้างขึ้นมาจริงๆแล้ว จะทำให้เราสามารถใช้งานคอมพิวเตอร์แลปท็อปในเที่ยวบินระหว่างประเทศได้ หรือคุยโทรศัพท์โดยไม่ต้องชาร์จได้เป็นสัปดาห์ หรือแม้แต่รถยนต์ไฟฟ้าก็สามารถวิ่งได้ 800 กิโลเมตรโดยไม่ต้องชาร์จไฟใหม่เลยทีเดียว

ศาสตราจารย์ปีเตอร์ จี บรูซ แห่งมหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูว์ ในสก็อตแลนด์ และทีมงานได้เผยแพร่ผลการทดลองในวารสารวิชาการ Science Express แล้ว โดยได้กล่าวถึงปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้แบตเตอรี่สามารถประจุไฟใหม่ได้โดยไม่ทำให้ขั้วอิเล็กโทรดเสื่อมสภาพลง

"เราได้แสดงให้เห็นว่า วงจรปฏิกิริยาแบบยั่งยืนนั้นเป็นเรื่องที่เป็นไปได้" ศ.บรูซ เผย "นี่เป็นก้าวสำคัญเลย เรายังไม่ได้แก้ปัญหาในเชิงปฏิบัติและนี่ก็ไม่ใช่คำตอบไปซะทีเดียว แต่เราก็ได้แสดงให้เห็นแล้วว่า ปฏิกิริยานี้ยั่งยืนและเป็นวงจรได้"

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์กำลังผลักดันให้มีการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม-อากาศขึ้น โดยเป็นแบตเตอรี่ที่ใช้อากาศเป็นขั้วแคโธดและโลหะลิเธียมเป็นขั้วแอโนด และเนื่องจากว่าออกซิเจนในอากาศนั้นเป็นวัตถุดิบที่ทั้งถูกและเบา จึงไม่จำเป็นเลยที่แบตเตอรี่จะต้องมีกรอบที่หนักที่บรรจุอิเล็กโทรดไว้

แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนที่เราใช้อยู่ในปัจจุบันนั้น ไอออนของลิเธียมจะเคลื่อนที่จากขั้วแคโธดมายังขั้วแอโนดผ่านสารละลายอิเล็กโทรไลต์ หรือสารละลายเคมีอื่นๆ เมื่อเราใช้แบตเตอรี่ กระบวนการนี้จะผันกลับและการไหลของไออนจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น

แต่สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม-อากาศนั้น ออกซิเจนจะเข้าไปยังขั้วแคโธด และรวมตัวกับไอออนของลิเธียม เกิดเป็นลิเธียมเปอร์อ๊อกไซด์ ซึ่งจะสะสมตัวเมื่อเราใช้งานแบตเตอรี่นั้น

ศาสตราจารย์บรูซกล่าวว่า ทีมวิจัยสามารถสร้างปฏิกิริยานี้หลายครั้งโดยไม่ทำให้เสื่อมสลาย โดยใช้แผ่นฟิล์มทองคำพรุนเป็นขั้วอิเล็กโทรด

"ประเด็นนี้เป็นจุดอ่อนจุดเดียวของวงการแบตเตอรี่เลยล่ะ"สตีฟ วิสโก้ ประธานและซีอีโอบริษัทโพลีพลัส ผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ ลิเธียม-น้ำทะเล และลิเธียม-อากาศ ที่มีฐานการผลิตที่แคลิฟอร์เนียกล่าว

วิสโก้เสริมว่า "นี่เป็นครั้งแรกที่เราได้วงจรปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ เราก็หวังว่าจะไม่ใช่แค่ทองเท่านั้นที่ทำได้ เพราะมันเอาไปใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตจริงๆไม่ได้ เว้นเสียแต่ว่าคุณจะส่งออกนอกอวกาศซึ่งเรื่องต้นทุนไม่ใช่ประเด็นใหญ่ แต่ถ้าจะนำมาใช้กับรถยนต์ไฟฟ้านี่ ไม่ใช่เรื่องที่ดีแน่นอน"

ศาสตราจารย์บรูซชี้ว่า การทดลองนี้ยังมีอีกหลายอย่างที่จะต้องทำต่อ ก่อนที่เทคโนโลยีล้ำสมัยที่เราวาดฝันกันไว้ชิ้นนี้จะบังเกิดขึ้น

"เรายังอีกไกล สิ่งที่เราได้สาธิตให้เห็นตอนนี้เป็นเพียงก้าวสำคัญทางการศึกษาวิทยาศาสตร์ในสาขานี้ ถ้าคุณเร่งและพยายามจะสร้างแบตเตอรี่โดยไม่มีความรู้ โอกาสจะประสบความสำเร็จก็น่าจะน้อย"