ครั้งแรกของโลก เมื่อขั้วแบตเตอรี่ผลิตด้วยวัสดุที่ได้จากไม้

แบตเตอรี่ ถือเป็นชิ้นส่วนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พบเห็นได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน มีตั้งแต่ถ่านไฟฉาย ซึ่งใช้กับอุปกรณ์เรียบง่ายจำพวกรีโมตของอุปกรณ์หลายชนิด ไปจนแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนซึ่งถูกบรรจุในอุปกรณ์ที่กินพลังงานสูงทั้งหลาย ถือเป็นอีกหนึ่งหัวใจสำคัญของเครื่องใช้ไฟฟ้า

 

          จริงอยู่แบตเตอรี่จัดเป็นอุปกรณ์จ่ายพลังงานประสิทธิภาพสูงแต่ก็มีข้อจำกัดในหลายด้าน เนื่องจากแบตเตอรี่นับเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีอัตราการก่อให้เกิดมลพิษสูงเป็นอันตรายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม หากได้รับการจัดการอย่างไม่ถูกวิธีอาจนำไปสู่การปนเปื้อนเป็นวงกว้าง

 

          นี่เป็นเหตุผลให้มีการคิดค้นเทคโนโลยีขึ้นมารองรับหลายรูปแบบ หนึ่งในนั้นคือขั้วแบตเตอรี่รุ่นใหม่ที่ผลิตจากไม้

 

 

ขั้วแบตเตอรี่ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

 

          ผลงานนี้เป็นของบริษัท Stora Enso แห่ง ฟินแลนด์ กับการคิดค้น Lignode อาศัยวัสดุที่ได้จากต้นไม้มาใช้ในการผลิตขั้วบวกของแบตเตอรี่ นอกจากจะช่วยให้สามารถชาร์จได้เร็วขึ้นกว่าเดิมแล้ว ยังทำให้การใช้ชิ้นส่วนโลหะหนักภายในแบตเตอรี่น้อยลง ช่วยลดผลกระทบที่เกิดต่อสิ่งแวดล้อม

 

          ตามปกติขั้นตอนการผลิตแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูงในปัจจุบันต้องอาศัยแร่ธาตุหลายชนิด เช่น ลิเทียม โคบอลต์ หรือนิกเกิล ธาตุเหล่านี้บางส่วนเป็นธาตุหายากที่ต้องเก็บเกี่ยวมาจากอุตสาหกรรมเหมือง บางส่วนยังเป็นโลหะหนักที่อาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อมเป็นวงกว้าง

 

          นี่เป็นเหตุผลให้พวกเขาพัฒนา Lignode นำเอาวัสดุ ลิกนิน ส่วนผนังเซลล์พืชซึ่งทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะ ทำให้เนื้อไม้แข็งแรงทนทานและป้องกันการเน่าเปื่อย ขั้นตอนการผลิตลิกนินเริ่มจากการนำเนื้อไม้มาสกัดเพื่อให้ออกมาเป็นผงคาร์บอนละเอียด ก็จะได้ผงคาร์บอนที่ใช้ในการผลิตส่วนขั้วของแบตเตอรี่ในที่สุด

 

          จุดเด่นของขั้วแบตเตอรี่ที่ผลิตจากลิกนินคือ มีต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่า ลิกนินเป็นวัสดุที่จัดหาได้ง่ายเพียงอาศัยการสกัดจากไม้ แตกต่างจากวัสดุที่ใช้ในการผลิตขั้วแบตเตอรี่ในปัจจุบันอย่าง กราไฟท์ ที่ต้องอาศัยการทำเหมืองแร่โดยเฉพาะ ทำให้มีต้นทุนการผลิตที่สูงกว่า

 

          แบตเตอรี่จาก Lignode ยังมีจุดเด่นในด้านความเร็วในการชาร์จด้วยคุณสมบัตินำไฟฟ้าที่ดีกว่า จากการทดสอบในการใช้ร่วมกับรถยนต์ไฟฟ้าพบว่า แบตเตอรี่ที่มีส่วนผสมจากลิกนินชาร์จเต็มเร็วกว่าแบตเตอรี่ทั่วไปราว 30 – 40 นาที ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการขับขี่ให้ดียิ่งขึ้น

 

          แต่อันที่จริงส่วนที่ขั้วแบตเตอรี่ลิกนิกมีประโยชน์สูงสุดคือ นี่เป็นวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง

 

 

ชิ้นส่วนสำคัญของโซเดียมไอออน สู่แบตเตอรี่เพื่อความยั่งยืน

 

          จุดเด่นสำคัญของ Lignode คือ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ตามปกติกราไฟท์ที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ เราจะได้จากการทำเหมืองและถลุงแร่ อีกหนึ่งกิจกรรมของมนุษย์ที่สร้างผลกระทบอย่างกว้างขวาง จนอาจนำไปสู่การปนเปื้อนโลหะหนักและสารเคมีที่เป็นอันตรายแก่สุขภาพและสิ่งแวดล้อม

 

          แตกต่างจากการผลิตลิกนินซึ่งอาศัยการผลิตจากวัสดุในธรรมชาติอย่างต้นไม้ ซึ่งแทบไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในกระบวนการผลิต ในส่วนการตัดไม้ทำลายป่าหากได้รับการตรวจสอบ ดูแล และจัดการอย่างเหมาะสม ร่วมกับการปลูกป่าทดแทนแล้ว อาจช่วยให้เราไม่ต้องใช้แร่จากเหมืองอีกต่อไป และยังสามารถดูแลจัดการเมื่อหมดอายุการใช้งานได้ง่ายกว่า

 

          นอกจากการเปลี่ยนผ่านขั้วแบตเตอรี่มาใช้วัสดุจากลิกนินแล้ว ทางบริษัทยังได้ทำความร่วมมือในการนำขั้วแบตเตอรี่ของพวกเขามาใช้ในการผลิตแบตเตอรี่โซเดียมไอออน แบตเตอรี่ที่เปลี่ยนตัวกักเก็บประจุภายในแบตเตอรี่จากแร่หายากที่อยู่อย่างจำกัดอย่างลิเทียม มาเป็นธาตุที่สามารถหาได้ทั่วไปในเกือบทุกมุมโลกอย่างโซเดียม

 

          ข้อดีสำคัญของเทคโนโลยีนี้คือลดความจำเป็นในการใช้แร่ธาตุหายาก โซเดียมจัดเป็นแร่ธาตุที่มีอยู่ทั่วไป จัดเป็นแร่ธาตุสำรองที่มีปริมาณสะสมมากเป็นอันดับ 6 ของโลก อีกทั้งยังเป็นแร่ธาตุที่มีการกระจายตัวอยู่ทั่วไปในมหาสมุทรรวมถึงทะเลสาบน้ำเค็ม มีปริมาณมากกว่าลิเทียมราว 500 – 1,000 เท่า จึงแทบไม่มีแนวโน้มว่าจะเกิดการขาดแคลนแบบลิเทียม

 

          การเก็บเกี่ยวและสกัดโซเดียมยังทำได้ง่ายกว่า ด้วยนี่เป็นวัสดุที่พบได้และกระจายอยู่ทั่วโลก ทำให้แบตเตอรี่ชนิดนี้มีต้นทุนการผลิตแบตเตอรี่ที่ถูก กระบวนการผลิตก่อให้เกิดผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมที่น้อยกว่า เนื่องจากไม่ต้องพึ่งพาระบบการทำเหมืองซึ่งเป็นอีกหนึ่งต้นตอทำให้เกิดภาวะโลกร้อนในปัจจุบัน

 

          อีกทั้งแบตเตอรี่โซเดียมไอออนยังมีจุดเด่นในด้านการชาร์จได้เร็วกว่า มีอายุการใช้งานยาวนาน และมีความปลอดภัยที่สูงกว่าแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน เนื่องจากโซเดียมจะไม่ก่อให้เกิดการติดไฟหรือความร้อนสูงแบบที่เกิดกับลิเทียม ลดโอกาสเกิดไฟไหม้แบบที่เกิดกับรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้งานในปัจจุบันลงอย่างมาก

 

          และเมื่อได้ขั้วแบตเตอรี่ลิกนินเข้ามาเสริมก็ทำให้โซเดียมไอออนกลายเป็นแบตเตอรี่เพื่อความยั่งยืนอย่างแท้จริง

 

 

 

          จริงอยู่การนำ Lignode มาใช้ในแบตเตอรี่โซเดียมไอออนยังคงอยู่ในช่วงเริ่มต้น ยังไม่มีการประกาศผลิตภัณฑ์ที่ใช้เทคโนโลยีนี้ก็จริง แต่ปัจจุบันเริ่มมีการจัดตั้งโรงงานผลิตแบตเตอรี่โซเดียมไอออนโดยมีกำลังการผลิตสูงสุดอยู่ที่ 600 เมกะวัตต์/ปี และคาดว่าจะสามารถแข่งขันกับลิเธียมไอออนได้ภายในปี 2030

 

          ดังนั้นคาดว่าการผลิตแบตเตอรี่ที่ใช้ขั้วจากลิกนินอาจได้รับการผลิตออกมาให้ใช้จริงในไม่ช้า

 

 

 

          ที่มา

 

          https://newatlas.com/energy/wood-based-sodium-ion-battery/

 

          https://lib.nbtc.go.th/news/detail/955

 

          https://arunplus.com/th/Knowledge/Detail?id=6

 

          https://www.swapbatterystation.com/sodium-ion-battery/

 

          https://newatlas.com/energy/natron-sodium-ion-battery-production-startt/