มทส.-สถาบันฯซินโครตรอน
พัฒนาวัสดุแบตเตอรี่ลิเทียม

กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ใช้ประโยชน์จากแสงซินโครตรอนในการศึกษาพัฒนาวัสดุสำหรับใช้ในแบตเตอรี่ลิเทียม ช่วยให้ได้แบตเตอรี่คุณภาพสูง  พร้อมส่งต่อองค์ความรู้ให้กับภาคอุตสาหกรรมเพื่อนำงานวิจัยไปใช้ประโยชน์ได้จริง ปัจจุบันแบตฯประเภทนี้ใช้แพร่หลายในมือถือ แทบเล็ต แล็ปท็อป กล้องและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ

ศ.น.ท.ดร.สราวุฒิ สุจิตจร ผู้อำนวยการสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) กล่าวว่า “แบตเตอรี่ที่เราใช้งานในปัจจุบันนี้มีอยู่มากมายหลายประเภท หนึ่งในแบตเตอรี่ที่กำลังนิยมใช้อย่างกว้างขวางในวงการอิเล็กทรอนิกส์คือ แบตเตอรี่ชนิดลิเทียม (Li-ion batteries) ซึ่งตัวเก็บพลังงานไฟฟ้าชนิดนี้ ปัจจุบันมีการใช้งานกันอย่างแพร่หลาย เช่น ใช้กับโทรศัพท์มือถือ ไอแพด แล็ปท็อป กล้องวีดีโอ หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดอื่นๆ เนื่องจากมีข้อดีคือ มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา พกพาสะดวก มีระยะเวลาใช้งานก่อนจะประจุไฟใหม่ยาวนานขึ้น มีความหนาแน่นของพลังงานสูงทำให้สามารถใช้งานได้นาน ไม่จำเป็นต้องกระตุ้นก่อนใช้งานหลังจากเก็บเป็นเวลานาน มีอัตราการคายประจำตัวเองต่ำ ไม่ต้องดูแลรักษามาก

นอกจากนั้นแบตเตอรี่ชนิดลิเทียมนี้ยังมีความสำคัญต่อการพัฒนาอุตสาหกรรมรถยนต์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้า เช่น รถยนต์ไฮบริด รถยนต์ปลั๊กอินไฮบริด และรถยนต์ไฟฟ้า อีกทั้งยังมีความพยายามนำแบตเตอรี่ชนิดนี้ไปใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ เช่น ด้านอวกาศ ด้านการทหาร ด้านการไฟฟ้าและสาธารณูปโภคอีกด้วย”

ดร.พินิจ กิจขุนทด นักวิทยาศาสตร์ระบบลำเลียงแสง ของสถาบันฯกล่าวว่า “ความสามารถในการกักเก็บพลังงานของแบตเตอรี่ชนิดลิเทียมไอออนที่สำคัญขึ้นอยู่กับชนิดและสมบัติของวัสดุที่นำมาทำขั้วลบ(แคโทด)และขั้วบวก(แอโนด) ซึ่งงานวิจัยที่เกิดจากความร่วมมือของสถาบันวิจัยแสงฯและ ศ.ดร.สันติ แม้นศิริ หัวหน้ากลุ่มวิจัยวัสดุเชิงฟิสิกส์ขั้นสูง (Advanced Materials Physics) จากสาขาวิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี  ผู้วิจัยได้ประยุกต์ใช้เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์จากแสงซินโครตรอน ณ ระบบลำเลียงแสง SUT-NANOTEC-SLRI เพื่อศึกษาและพัฒนาศักยภาพวัสดุชนิดใหม่สำหรับแบตเตอรี่ชนิดลิเทียม โดยวิเคราะห์วัสดุที่จะนำมาใช้เป็นขั้วบวก (แอโนด) ในแบตเตอรี่ชนิดลิเทียม และได้พัฒนากระบวนการสังเคราะห์โดยการใช้เทคนิคอิเล็กโทรสปินนิ่งเพื่อสังเคราะห์เส้นใยคาร์บอนในระดับนาโนเมตรที่มีการเกาะตัวของสารแม่เหล็กชนิดเฟอร์ไรต์ต่างๆบนเส้นใยนาโน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของขั้วแอโนดนี้

แสงซินโครตรอนได้ถูกประยุกต์ใช้ในการศึกษาโครงสร้างเชิงลึกในระดับอะตอมของสารแม่เหล็กชนิดดังกล่าว เพื่อให้เข้าใจถึงสาเหตุที่แท้จริงของศักยภาพที่เกิดขึ้น อีกทั้งเมื่อสามารถเข้าใจถึงโครงสร้างของสารเหล่านี้แล้ว องค์ความรู้ดังกล่าวจะถูกนำไปใช้ในการพัฒนาสารอื่นๆเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นได้อีก

สำหรับผลที่ได้จากการวิจัยพบว่า สารที่ศึกษาดังกล่าวสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการนำไปใช้เป็นขั้วแอโนดสำหรับแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนศักยภาพสูงได้ดีกว่าการใช้วัสดุแบบดั้งเดิมได้ องค์ความรู้ที่ได้นี้จะถูกส่งต่อไปยังภาคอุตสาหกรรมในการผลิตใช้งานจริงได้ในอนาคต”