การพัฒนาพอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์ในสังกะสีแบตเตอรี่แบบเข็ง

Abstract

อุปกรณ์กักเก็บพลังงานยังเข้ามามีบทบาทสำคัญในวัสดุอัจฉริยะ (smart devices) ที่ได้เข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ไม่ว่าจะเป็นโทรศัพท์ (smart phone) นาฬิกา (smart watch) และอื่น ๆ การแข่งขันของตลาดในการเป็นผู้นำด้านอุปกรณ์กักเก็บพลังงานนั้นรวมถึงการพัฒนาระบบให้สามารถกักเก็บพลังงานได้มาก ประจุไฟได้อย่างรวดเร็ว และมีความปลอดภัยสูง อุปกรณ์กักเก็บพลังงานชนิดลิเทียมไอออนได้รับความสนใจในการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง และมีแนวโน้มที่จะขยายไปสู่การใช้งานในอนาคตได้ ซึ่งหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญของแบตเตอรี่คืออิเล็กโทรไลต์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกลางที่มีไอออนเคลื่อนที่ การรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์เป็นสาเหตุหนึ่งของการระเบิดของแบตเตอรี่ การพัฒนาพอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์ชนิดแข็งจะช่วยแก้ปัญหาดังกล่าว เนื่องจากเหตุผลด้านความปลอดภัยที่มีมากกว่าอิเล็กโทรไลต์ชนิดเหลวแบบดั้งเดิม [1, 2] และยังสามารถนำไปใช้งานในแบตเตอรี่ที่ต้องการความยืดหยุ่นสูงได้ พอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์ของแข็งเป็นวัสดุที่เกิดจากการผสมเกลือของโลหะที่จะละลายได้ดีกับพอลิเมอร์ที่เหมาะสม โดยพอลิเมอร์เมตริกซ์จะทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายที่ไม่มีการเคลื่อนที่ และไอออนของโลหะจะเกิดการเคลื่อนที่โดยไม่อาศัยการพา (ต่างจากสารอิเล็กโทรไลต์ชนิดอื่นที่มักมีสถานะเป็นของเหลว) พอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์ของแข็งมีข้อดีหลายประการ ได้แก่ มีความยืดหยุ่น มีเสถียรภาพทางรูปร่าง มีความสามารถในการลุกติดไฟต่ำ และขึ้นรูปได้ง่าย งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อพัฒนาพอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์ชนิดแข็งสำหรับการใช้งานในแบตเตอรี่ชนิดสังกะสีไอออน