แบตเตอรี่ปลอดภัยไร้ลิเทียม (Non-Lithium Ion Batteries)
แบตเตอรี่ปลอดภัยไร้ลิเทียม (Non-Lithium Ion Batteries)
วิจัยและพัฒนาโดย
วิจัยและพัฒนาโดย
วิจัยและพัฒนาโดย
ฝ่ายวิจัยกราฟีนและนวัตกรรมการพิมพ์อิเล็กทรอนิกส์
ศูนย์เทคโนโลยีเพื่อความมั่นคงของประเทศและการประยุกต์เชิงพาณิชย์
ความมั่นคงของประเทศ ได้ถูกกำหนดให้เป็นประเด็นสำคัญหนึ่งในยุทธศาสตร์ชาติ (พ.ศ.2561-2580) โดยมีเป้าหมายสำคัญในเรื่องของการสร้างความมั่นคงปลอดภัย สอดคล้องกับยุทธศาสตร์ชาติฯ โดยมีประเด็นหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการมุ่งเน้นการวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อการรับมือภัยต่อความมั่นคงและเสถียรภาพแหล่งจ่ายพลังงาน
ซึ่งปัจจุบันการพัฒนาแบตเตอรี่ทางเลือกเริ่มมีบทบาทเพิ่มขึ้นทั้งในเรื่องของความปลอดภัย การใช้วัตถุดิบภายในประเทศ เพื่อพัฒนาอุตสาหกรรมต่างๆ ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยียานยนต์สมัยใหม่เริ่มเข้ามามีบทบาทที่สำคัญในการขนส่งและวิถีความเป็นอยู่ของประชาชนมากยิ่งขึ้น ดังจะเห็นได้จากการสนับสนุนในเชิงนโยบายภาครัฐที่ส่งเสริมและสนับสนุนภาคเอกชนในการลงทุนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาโรงงานผลิตยานยนต์ไฟฟ้า อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการผลิตยานยนต์ไฟฟ้า ซึ่งมีหัวใจสำคัญคือระบบกักเก็บพลังงาน (Energy Storage System) โดยเฉพาะแบตเตอรี่ที่เป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญเป็นอย่างยิ่งและอยู่ระหว่างการมุ่งวิจัยพัฒนาประสิทธิภาพให้เพิ่มสูงขึ้นจากปัจจุบัน
ในปี ค.ศ. 1991 แบตเตอรี่ลิเธียมได้ถูกพัฒนาขึ้นและได้รับความสนใจเป็นอย่างมากเนื่องจากสมรรถนะที่สูงกว่าแบตเตอรี่ชนิดอื่นๆ กลายเป็นระบบกักเก็บพลังงานที่ได้รับความนิยมในเชิงพาณิชย์ แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่ที่ให้สมรรถนะที่ดี แต่ด้วยต้นทุนที่สูงและปัญหาด้านความปลอดภัยอันเนื่องมาจากการใช้อิเล็กโตรไลต์อินทรีย์ซึ่งเป็นพิษ การติดไฟของลิเธียมและปริมาณที่จำกัดของแร่ลิเธียม ส่งผลให้การพึ่งพาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพียงชนิดเดียว ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการขาดแคลนและอาจนำไปสู่ปัญหาความมั่นคงทางด้านพลังงานในอนาคต ดังนั้นแบตเตอรี่ทุติยภูมิชนิดใหม่ๆ เช่น แบตเตอรี่โซเดียมไอออน แบตเตอรี่แมกนีเซียมไอออน แบตเตอรี่อลูมิเนียมไอออน และแบตเตอรี่สังกะสีไอออนจึงได้ความสนใจมากขึ้นในปัจจุบัน ในบรรดาแบตเตอรี่ที่กล่าวมานั้นแบตเตอรี่สังกะสีไอออนได้รับความสนใจจากนักวิจัยอย่างมาก ทั้งนี้เนื่องจากจุดเด่นของขั้วแอโนดสังกะสี ซึ่งสามารถจ่ายอิเล็กตรอนได้สองตัว ค่าศักย์ไฟฟ้าสมดุลต่ำ ต้นทุนต่ำ มีปริมาณมากในธรรมชาติ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และให้สมรรถนะที่ดี ซึ่งสมบัติเหล่านี้ส่งผลดีต่อการใช้เป็นแอโนดในแบตเตอรี่ทุติยภูมิ นอกจากนี้สังกะสียังมีปริมาณที่มากในประเทศไทย โดยเฉพาะที่ดอยผาแดง จ.ตาก ซึ่งเป็นแหล่งแร่สังกะสีทุติยภูมิแหล่งใหญ่แห่งหนึ่งของโลกและเป็นแหล่งใหญ่ที่สุดในทวีปเอเชีย ดังนั้นทีมวิจัยจึงมุ่งเน้นการพัฒนาแบตเตอรี่ชนิดสังกะสี ซึ่งเป็นโลหะที่มีปริมาณมาก ราคาต่ำ ไม่เป็นพิษ และมีความปลอดภัยสูง อีกทั้งแหล่งผลิตยังมีกระจายอยู่ทั่วโลก โดยเน้นให้แบตเตอรี่ที่พัฒนาขึ้นใหม่สามารถใช้กระบวนการผลิตที่สอดคล้องกับเทคโนโลยีการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีอยู่แล้ว
รายละเอียดผลงานวิจัย
Non-Lithium Ion Batteries
แบตเตอรี่สังกะสีที่ได้ร่วมกันพัฒนาขึ้นนั้นได้นำเทคโนโลยีกราฟีนเข้ามาช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ แบตเตอรี่สังกะสีไอออนได้ค่าการเก็บประจุสูงถึง 180-200 mAh/g และมีค่าความหนาแน่นพลังงานอยู่ในช่วง 180-200 Wh/kg ให้ค่าแรงดันได้ 1.2 – 1.4 โวลต์ สามารถใช้งานได้ยาวนานกว่า 1000 รอบ มีประสิทธิภาพด้านความหนาแน่นพลังงานสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและสามารถเทียบเคียงกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนบางชนิดได้ แต่มีความปลอดภัยสูง ไม่ระเบิดแม้ถูกเจาะ นอกจากนี้ ยังได้ร่วมกับจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และ กรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีกลาโหม จัดตั้งและดำเนินการ ศูนย์ความเป็นเลิศด้านนวัตกรรมแบตเตอรี่ล้ำสมัยที่ผลิตจากวัตถุดิบภายในประเทศเพื่อความมั่นคง เพื่อเป็นหน่วยงานหลักในการวิจัยและเป็นศูนย์กลางในเครือข่ายงานวิจัยนวัตกรรมแบตเตอรี่ที่ผลิตจากวัตถุดิบภายในประเทศ หากประเทศไทยสามารถผลิตแบตเตอรี่ซิงก์ไอออนได้ จะช่วยให้เราไม่ต้องประสบปัญหาขาดแคลนพลังงานในยามวิกฤตที่ไม่สามารถนำเข้าลิเทียมได้ และยังส่งเสริมความมั่นคงทางพลังงานของประเทศอีกด้วย
ประโยชน์ที่ได้รับ
- เป็นงานวิจัยพัฒนาแบตเตอรี่ทางเลือกใหม่ สร้างเทคโนโลยีที่เป็นองค์ความรู้ของคนไทย
- สร้างศักยภาพด้านเทคโนโลยีทางพลังงานของประเทศ เสริมสร้างให้ประเทศไทยมีศักยภาพในการแข่งขันทางพลังงานและมีเสถียรภาพทางด้านพลังงาน
- คุณสมบัติเด่นคือ ปลอดภัย ไม่ระเบิด เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และมีวัตถุดิบที่ผลิตได้เองภายในประเทศ
กลุ่มผู้ใช้เทคโนโลยี
กลุ่มผู้ใช้งานแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเดิมและผู้ใช้งานระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่สำรองไฟฟ้าใช้ในบ้านพักอาศัย, ระบบกักเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่, ยานยนต์ขนาดใหญ่ (รถบัสและรถบรรทุกไฟฟ้า), เรือ, Station และงานที่ต้องการความปลอดภัยสูง เช่น สถานีวิทยุสื่อสารทหาร แท่นขุดเจาะน้ำมัน
สถานะงานวิจัย
การพัฒนางานวิจัยอยู่ในระดับห้องปฏิบัติการและภาคสนามเบื้องต้น
ติดต่อสอบถาม
คุณกลดธิดา ญาณุกุล
ฝ่ายวิจัยกราฟีนและนวัตกรรมการพิมพ์อิเล็กทรอนิกส์
ศูนย์เทคโนโลยีเพื่อความมั่นคงของประเทศและการประยุกต์เชิงพาณิชย์
-
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)
111 อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย ถ.พหลโยธิน ต.คลองหนึ่ง อ.คลองหลวง จ.ปทุมธานี 12120
- โทรศัพท์: 025646900
- E-mail: klodthida.yan@ncr.nstda.or.th