การพัฒนาแผ่นกั้นในแบตเตอรี่ซิงก์ไอออนจากแผ่นเส้นใยอิเล็กโทรสปันพอลิอะคริโลไนไตรล์กับพอลิยูรีเทนเชิงชีวภาพ

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเตรียมแผ่นเส้นใยอิเล็กโทรสปันของพอลิอะคริโลไนไตรล์กับพอลิยูรีเทนเชิงชีวภาพสำหรับใช้เป็นแผ่นกั้นในแบตเตอรี่ซิงก์ไอออน โดยเตรียมพอลิยูริเทนชีวภาพจากไดไอโซไซยาเนตเชิงชีวภาพ พอลิคาโพรแล็กโทนไดออล และเอทิลีนไกลคอลพบว่าที่อัตราส่วน 2.1:1:1 พอลิยูรีเทนเชิงชีวภาพที่ได้มีน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยสูงสุด 28,000 กรัมต่อโมล จากนั้นขึ้นรูปเป็นแผ่นเส้นใยอิเล็กโทรสปันของพอลิอะคริโลไนไตรล์กับพอลิยูรีเทนเชิงชีวภาพที่อัตราส่วน 75:25 ด้วยเทคนิคอิเล็กโทรสปินนิง ร่วมกับการใช้วิธีการออกแบบการทดลองโดยวิธีการทากูชิ ซึ่งประกอบด้วย 3 ปัจจัย 4 ระดับ เพื่อศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อสัณฐานวิทยาและสมบัติของเส้นใยพอลิเมอร์ จากนั้นใช้วิธีการวิเคราะห์ความสัมพันธ์แบบเกรย์เพื่อศึกษาภาวะที่เหมาะสมในการเป็นแผ่นกั้นของแผ่นเส้นใยอิเล็กโทรสปันพอลิอะคริโลไนไตรล์กับพอลิยูรีเทนเชิงชีวภาพ โดยสมบัติที่ใช้ในการพิจารณา ได้แก่ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใย ขนาดรูพรุน ความเป็นรูพรุน ค่าการดูดซับอิเล็กโทรไลต์ ความทนแรงดึง ค่าการนำไอออน ค่ามุมสัมผัสของอิเล็กโทรไลต์และการหดตัวของแผ่นเส้นใย พบว่าการใช้ความเข้มข้นของพอลิอะคริโลไนไตรล์กับพอลิยูรีเทนเชิงชีวภาพร้อยละ 14 โดยน้ำหนัก ความต่างศักย์ไฟฟ้า 25 กิโลโวลต์และระยะห่างระหว่างปลายเข็มฉีดยากับแผ่นเก็บตัวอย่าง 16 เซนติเมตร เป็นภาวะที่เหมาะสมในการขึ้นรูปแผ่นเส้นใยพอลิอะคริโลไนไตร์ลกับพอลิยูรีเทนชีวภาพ โดยมีค่าการนำไอออนสูงถึง 3.11 มิลลิซีเมนต์ต่อเซนติเมตร มีความทนแรงดึง 44.2 เมกะปาสคาล และมีการดูดซับอิเล็กโทรไลต์ร้อยละ 1,971 ของแผ่นเส้นใย นอกจากนี้ยังพบว่าแผ่นเส้นใยที่พัฒนาได้สามารถทนต่อการหดตัวทางความร้อนได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 150 องศาเซลเซียส ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแผ่นเส้นใยที่เตรียมได้มีศักยภาพในการประยุกต์เป็นแผ่นกั้นสำหรับซิงก์ไอออนแบตเตอรี่