เส้นใยเหล็กเพื่อเป็นตัวรับกระแสบนขั้วแอโนดสำหรับแบตเตอรี่สังกะสี-นิกเกิลแบบทุติยภูมิ

Abstract

ปัจจุบันแบตเตอรี่สังกะสี-นิกเกิลกลับมาได้รับความสนใจอีกครั้ง ข้อจำกัดของแอโนดสังกะสีคือ สังกะสีมีความสามารถในการประจุกลับต่ำ โฟมนิกเกิลมักถูกใช้เป็นตัวรับกระแสฝั่งแอโนด เพราะว่ามีพื้นที่ผิวสูงและมีเสถียรภาพที่ดี แต่ด้วยต้นทุนที่สูงส่งผลให้ไม่มีการนำไปใช้งานอย่างกว้างขวาง เส้นใยเหล็กเป็นอีกทางเลือกหนึ่งเพราะมีพื้นที่ผิวสูง ต้นทุนต่ำและมีความปลอดภัย ในงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาเส้นใยเหล็กเพื่อเป็นตัวรับกระแสฝั่งแอโนดสำหรับแบตเตอรี่สังกะสี-นิกเกิลแบบทุติยภูมิ ขั้วอิเล็กโทรดเส้นใยเหล็กถูกเตรียมด้วยการติดเส้นใยเหล็กบนแผ่นทองแดงด้วยกราไฟต์/พีวีดีเอฟที่เป็นตัวเชื่อมประสาน (อัตราส่วนน้ำหนักกราไฟต์ต่อพีวีพีเอฟเท่ากับ 85:15) สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ 6 โมลาร์ถูกใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ สมบัติทางไฟฟ้าเคมีของสังกะสีบนเส้นใยเหล็กถูกศึกษาด้วยเทคนิคไซคลิกโวลแทมเมตทรี และเทคนิคอิมพีแดนซ์ นอกจากนี้ยังศึกษาผลของซิงค์ออกไซด์ และโซเดียมโดเดซิลซัลเฟตที่เติมลงในสารละลายอิเล็กโทรไลต์และทดสอบด้วยโครโนแอมเพอโรเมตทรีในช่วงศักย์ไฟฟ้าจาก -1.45 ถึง -1.60 โวลต์เทียบกับปรอท/ปรอทออกไซด์ นอกจากนั้นสัญฐานวิทยาของสังกะสีบนเส้นใยเหล็กจากสารละลายอิเล็กโทรไลต์ซิงค์เคทมีลักษณะคล้ายฟองน้ำ ก้อนหกเหลี่ยม และเดรนไดรต์ ยิ่งไปกว่านั้นประสิทธิภาพของสังกะสีบนเส้นใยเหล็กเป็นตัวรับกระแสถูกศึกษาในระบบแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าในแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ ประสิทธิภาพการอัด-คายประจุ และประสิทธิภาพการกักเก็บพลังงานต่อรอบที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 10 มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร เท่ากับร้อยละ 80.99 และ 39.73 ตามลำดับ นอกจากนี้แบตเตอรี่สังกะสี-นิกเกิลแสดงค่าการคายประจุสูงสุดเท่ากับ 174.85 มิลลิแอมป์ชั่วโมงต่อกรัม ประสิทธิภาพการอัด-คายประจุ และในแบตเตอรี่สังกะสี-นิกเกิล ประสิทธิภาพการกักเก็บพลังงานต่อรอบที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าเท่ากับ 10 มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร เท่ากับร้อยละ 92.36 และ 82.99 ตามลำดับ โดยภาพรวมเส้นใยเหล็กเป็นวัสดุที่ให้ผลที่ดีในการใช้งานเป็นตัวรับกรแสสำหรับแบตเตอรี่สังกะสี-นิกเกิล