นวัตกรรมไทย ! “แบตเตอรีสังกะสีไอออนแบบเคเบิล” ปลอดภัยสูง ตอบโจทย์ Wearable Devices

Wearable Devices หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดสวมใส่ไว้กับร่างกาย เช่น สายรัดข้อมือ แถบป้ายอิเล็กทรอนิกส์ (Smart Watch) หนึ่งในสินค้าที่คอ IT ทั่วโลกต่างจับตาการเปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่อยู่เสมอ ทราบหรือไม่ว่าผู้พัฒนาอุปกรณ์เทคโนโลยีประเภทนี้ยังต้องเผชิญกับข้อจำกัดในการออกแบบค่อนข้างมาก เพราะแบตเตอรีชนิดลิเทียมไอออนที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลายยังไม่สามารถบิดงอ ฉีกขาด หรือสัมผัสกับความร้อนสูงได้ เพราะอาจทำให้เกิดอุบัติเหตุไฟลุกหรือระเบิด สาเหตุจากส่วนประกอบภายในแบตเตอรีสัมผัสกับความชื้นภายนอกดังที่ปรากฏให้เห็นในข่าวอยู่เป็นระยะ

ด้วยเหตุนี้ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) โดยศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) ร่วมกับ North Carolina State University พัฒนากระบวนการผลิต “แบตเตอรีสังกะสีไอออนแบบเคเบิล” (cable-shaped Zn-ion batteries) เพื่อการใช้งานใน Wearable Devices จุดเด่น คือ บิดงอได้ ทนความร้อนสูง และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม โดยความจุของแบตเตอรีที่ทีมพัฒนาได้ในปัจจุบัน คือ 230 mAh/g หรือเทียบเท่ากับแบตเตอรีลิเทียมไอออนแบบเหรียญ

ซึ่งเพียงพอกับการใช้งานในผลิตภัณฑ์ Wearable Devices และด้วยผลิตภัณฑ์มีลักษณะเป็นสายเคเบิลขนาดเล็กที่มีความยืดหยุ่นสูง จึงเอื้อให้ผู้พัฒนาผลิตภัณฑ์สามารถสร้างสรรค์ผลงานภายใต้ข้อจำกัดด้านขนาดและรูปทรงของอุปกรณ์ได้เป็นอย่างดี

ผลิตภัณฑ์แบตเตอรีสังกะสีไอออนแบบเคเบิลนำไปใช้งานในผลิตภัณฑ์ได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นนาฬิกา สายรัดข้อมือ แถบป้ายอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ประเภทเซนเซอร์หรืออุปกรณ์ IoT (Internet of Things) ที่มีขนาดเล็ก เช่น เซนเซอร์ตรวจนับจำนวนก้าวสำหรับติดที่รองเท้าออกกำลังกาย อุปกรณ์ระบุตำแหน่งสิ่งของ (Tracker) อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ผู้ป่วยจำเป็นต้องติดไว้ตามร่างกาย หรือการใช้งานกับอุปกรณ์ที่ต้องสัมผัสกับความร้อนสูง เช่น แบตเตอรีกักเก็บพลังงานไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์ชนิดพกพา

ณ ขณะนี้ความพร้อมของเทคโนโลยีอยู่ในระดับ TRL4 หรือผลิตในระดับห้องทดลองได้แล้ว คาดว่าจะผลักดันสู่ระดับพาณิชย์ได้ในช่วง 6-7 ปีข้างหน้า ซึ่งเป็นระยะเวลาของการพัฒนาเทคโนโลยีโดยทั่วไป ปัจจุบันทีมวิจัยกำลังหาความร่วมมือจากบริษัทเอกชนผู้เชี่ยวชาญด้านการพัฒนาผลิตภัณฑ์ประเภทสายไฟ เพื่อร่วมกันวิจัยและพัฒนาบรรจุภัณฑ์ของแบตเตอรีสังกะสีไอออนแบบเคเบิล ให้ตอบโจทย์การใช้งานที่หลากหลายยิ่งขึ้น โดยคาดว่าเมื่อขับเคลื่อนผลิตภัณฑ์สู่การผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้แล้ว ผลิตภัณฑ์นี้จะเป็นหนึ่งในตัวเลือกสำคัญของผู้พัฒนา Wearable Devices ที่มองหาแบตเตอรีชนิดมีความปลอดภัยในการใช้งานสูง มีความยืดหยุ่น เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และมีต้นทุนด้านวัสดุในการผลิตต่ำได้เป็นอย่างดี

ทั้งนี้ ปัจจุบันผลงานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติแล้ว 2 ฉบับ คือ Advanced Fiber Materials และ ACS Applied Materials and Interfaces รวมทั้งได้รับอนุสิทธิบัตรสำหรับกรรมวิธีเตรียมขั้วแคโทดที่ประกอบด้วยเส้นใยรีดิวซ์กราฟีนออกไซด์และแกมมา-แมงกานีสไดออกไซด์ (Graphene-Based Fiber Shaped Zinc-Ion Batteries and Graphene-Based Fiber Cathode Fabrication Process Thereof) เรียบร้อยแล้ว

การวิจัยและพัฒนาแบตเตอรีที่ใช้งานได้อย่างยืดหยุ่น ปลอดภัย และมีความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เป็นหนึ่งในหัวข้อการวิจัยที่หลายประเทศทั่วโลกต่างให้ความสำคัญ เพราะจะช่วยเพิ่มลู่ทางในการออกแบบสินค้าเทคโนโลยีประเภทต่าง ๆ สร้างความเชื่อมั่นในผลิตภัณฑ์แก่ผู้บริโภค อีกทั้งยังลดผลกระทบจากข้อกีดกันทางการค้าในการส่งออกไปจำหน่ายยังต่างประเทศ นอกจากนี้หากประเทศไทยสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ได้เอง จะช่วยเพิ่มความมั่นคงให้แก่อุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ภายในประเทศได้เป็นอย่างดี

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ ThaiPBS 

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

แหล่งข้อมูลอ้างอิง : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)