การปรับปรุงการวนซ้ำของขั้วแอโนดของแบตเตอรี่สังกะสีอากาศโดยใช้อนุภาคสังกะสีเคลือบด้วยกรดซิตริก

Abstract

แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศมีศักยภาพสูงในการประยุกต์ใช้ในอนาคต เนื่องจากมีความหนาแน่นพลังงานสูง ต้นทุนต่ำ ปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตามแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศที่ประจุไฟซ้ำได้หรือเซลล์ทุติยภูมินั้น ในปัจจุบันยังคงมีปัญหาซึ่งเกี่ยวข้องกับการลอกและสะสมอนุภาคสังกะสีบนขั้วแอโนดระหว่างวงรอบการจ่ายประจุไฟฟ้า ได้แก่ การเปลี่ยนรูปร่างของอนุภาคสังกะสี และการเกิดโครงสร้างกิ่งหรือที่เรียกว่าเดนไดรต์ การเกิดเดนไดรต์จะค่อยๆลดสมรรถนะของแบตเตอรี่หรือทำให้แบตเตอรี่ลัดวงจร ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงศึกษาการปรับปรุงการวนซ้ำของแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ โดยการเคลือบสังกะสีด้วยกรดซิตริกและการใช้คาร์โบพอลเจลเพื่อลดการเกิดเดนไดรต์ที่ขั้วแอโนด จากผลการทดลองปริมาณกรดซิตริกที่เหมาะสมเท่ากับร้อยละ 0.5 โดยน้ำหนักและปริมาณคาร์โบพอลที่ร้อยละ 1.8 โดยน้ำหนักให้สมรรถนะของแบตเตอรี่ดีที่สุด หลังจากการวนซ้ำ 50 รอบ จ่ายประจุที่ 1 มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตรและประจุไฟซ้ำ 10 มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร โดยความลึกของการคายประจุร้อยละ 10 สมรรถนะของแบตเตอรี่มีค่าศักย์ไฟฟ้าต่ำลงเล็กน้อย นอกจากนั้นอนุภาคของสังกะสีที่สะสมลงบนขั้วแอโนดมีลักษณะโครงสร้างแบบหกเหลี่ยม (hexagonal) เมื่อจ่ายประจุที่ความหนาแน่นของกระแสสูงขึ้น สังกะสีจะเปลี่ยนโครงสร้างเป็นแบบมอส (mossy) โดยมีขนาดอนุภาคของสังกะสีเล็กลง เมื่อประจุไฟซ้ำที่ความหนาแน่นของกระแสสูงขึ้น ขนาดอนุภาคสังกะสีจะมีขนาดเล็กลง และ ไม่พบการก่อตัวของสังกะสีลักษณะเดนไดรต์บนผิวของขั้วแอโนด