สวทช.-จุฬาฯ-วท.กห. ชูนวัตกรรม ‘แบตฯสังกะสีไอออน’ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

เมื่อเร็วๆ นี้ ภายในงานประชุมวิชาการ สวทช. ประจำปี 2564 หรือ NAC2021 ศูนย์เทคโนโลยีเพื่อความมั่นคงของประเทศและการประยุกต์เชิงพาณิชย์ (NSD) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) จัดสัมมนาช่องทางออนไลน์ผ่านทางเว็บไซต์ www.nstda.or.th/nac

ในหัวข้อ นวัตกรรมแบตเตอรี่ปลอดภัยทางเลือกใหม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยร่วมกับจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และกรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีกลาโหม (วท.กห.) ซึ่งเป็นหน่วยงานภายใต้สำนักงานปลัดกระทรวงกลาโหม เพื่อพัฒนา “แบตเตอรี่สังกะสีไอออน” แบตเตอรี่ทางเลือกใหม่ ปลอดภัย และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ศิวรักษ์ ศิวโมกษธรรม ผู้อำนวยการศูนย์เทคโนโลยีเพื่อความมั่นคงของประเทศและการประยุกต์เชิงพาณิชย์ (NSD) สวทช. กล่าวว่า ทุกวันนี้แบตเตอรี่ที่นิยมใช้เชิงพาณิชย์คือแบตเตอรี่แบบลิเทียมไอออน เพราะเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพในการกักเก็บพลังงานสูงที่สุดเมื่อเทียบต่อน้ำหนักของแบตเตอรี่ เหมาะต่อการใช้งานกับอุปกรณ์ที่ต้องเคลื่อนย้ายพกพาได้สะดวก แต่ยังมีข้อจำกัดคือปัญหาด้านความปลอดภัย เนื่องจากการผลิตแบตเตอรี่ชนิดนี้ใช้อิเล็กโทรไลต์อินทรีย์ซึ่งเป็นพิษและไวไฟ สามารถระเบิดได้ นอกจากนี้แบตเตอรี่แบบลิเทียมไอออนยังมีส่วนผสมของโลหะหนัก ปัจจุบันใช้วิธีกำจัดด้วยการฝังกลบ แต่หากมีการใช้จำนวนมาก ย่อมมีโอกาสเกิดการรั่วไหลของสารพิษออกสู่สิ่งแวดล้อมได้

“ไม่เพียงปัญหาด้านความปลอดภัย การพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบลิเทียมในประเทศไทยยังต้องอาศัยการพึ่งพาต่างประเทศเป็นหลัก เพราะประเทศไทยไม่มีแหล่งผลิตแร่ลิเทียม ต้องนำเข้าจากต่างประเทศทั้งหมด ขณะเดียวกันทรัพยากรแร่ลิเทียมยังเป็นแร่หายาก หากมีความต้องการใช้ในปริมาณมากเพื่อสร้างระบบกักเก็บไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานไฟฟ้าหมุนเวียน รวมถึงการผลิตยานยนต์ไฟฟ้า อาจจะทำให้เกิดภาวะขาดแคลน และเกิดการขัดแย้งแย่งชิงทรัพยากรในอนาคต”

อดิสร เตือนตรานนท์ นักวิจัยศูนย์ NSD สวทช. กล่าวว่า แบตเตอรี่สังกะสีไอออนที่ทีมวิจัยศูนย์ NSD ร่วมกันพัฒนานั้น ได้นำเทคโนโลยีกราฟีนเข้ามาช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเก็บประจุของแบตเตอรี่ มีค่าการเก็บประจุสูงถึง 180-200 mAh/g และมีค่าความหนาแน่นพลังงานอยู่ในช่วง 180-200 Wh/kg ให้ค่าแรงดันได้ 1.2–1.4 โวลต์ สามารถใช้งานได้ยาวนานกว่า 1,000 รอบ มีประสิทธิภาพด้านความหนาแน่นพลังงานสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด และสามารถเทียบเคียงกับแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนบางชนิดได้

นอกจากนั้นแล้วแบตเตอรี่สังกะสีไอออนยังมีจุดเด่นในหลายด้าน เช่น ด้านราคา ด้านความปลอดภัย และด้านความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เนื่องจากวัตถุดิบสังกะสีมีราคาถูกและมีปริมาณมากในธรรมชาติ อีกทั้งยังมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยสูง คือไม่ติดไฟและไม่ระเบิดแม้ถูกเจาะ ทั้งยังให้สมรรถนะที่ดี ที่สำคัญไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมเพราะสามารถนำมารีไซเคิลได้

สำหรับแนวทางการนำไปใช้งาน เช่น ระบบกักเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่ แบตเตอรี่สำรองไฟฟ้าในบ้านพักอาศัย สถานีวิทยุสื่อสารทหาร รถไฟฟ้าและรถบรรทุกไฟฟ้า หรือสถานที่ที่ต้องการความปลอดภัยสูง อาทิ แท่นขุดเจาะน้ำมัน เป็นต้น

ศิวรักษ์ กล่าวเพิ่มเติมว่า ด้วยศักยภาพของแบตเตอรี่สังกะสีไอออนทั้งประสิทธิภาพ ราคา และความปลอดภัย ทำให้มีการตั้งเป้าพัฒนาสู่ ‘แบตเตอรี่สมรรถนะสูง’ จึงเป็นทั้งโอกาสและความท้าทายในการสร้าง ‘อุตสาหกรรมใหม่’ ให้แก่ประเทศ โดยแบตเตอรี่สังกะสีไอออนที่ศูนย์ NSD วิจัยพัฒนาขึ้นมามีประสิทธิภาพที่ไม่ได้ด้อยกว่าแบตเตอรี่แบบลิเทียมที่ใช้กันอยู่ปัจจุบัน

อีกทั้งยังมีราคาถูกกว่าและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ที่สำคัญประเทศไทยมีแหล่งสำรองแร่สังกะสี จึงเป็นโอกาสทางธุรกิจที่จะสร้างอุตสาหกรรมใหม่ทางด้านการผลิตแบตเตอรี่สังกะสีแบบปลอดภัยได้เองในประเทศ ซึ่งประโยชน์ที่เกิดขึ้นนอกจากจะช่วยเพิ่มศักยภาพในการแข่งขัน ลดการพึ่งพาเทคโนโลยีจากต่างประเทศแล้ว ยังเป็นการเสริมสร้างความมั่นคงทางพลังงานและความยั่งยืนทางสิ่งแวดล้อมของประเทศด้วย

ขณะนี้ สวทช. ได้ร่วมกับจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และกรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีกลาโหม (วท.กห.) จัดตั้งและดำเนินการศูนย์ความเป็นเลิศด้านนวัตกรรมแบตเตอรี่ล้ำสมัย ที่ผลิตจากวัตถุดิบภายในประเทศเพื่อความมั่นคง เพื่อเป็นหน่วยงานหลักในการวิจัย และเป็นศูนย์กลางในเครือข่ายงานวิจัยนวัตกรรมแบตเตอรี่ ที่ผลิตจากวัตถุดิบภายในประเทศ อีกทั้งยังมีการจัดทำ โครงการศึกษาความเป็นไปได้การลงทุนจัดตั้งโรงงานต้นแบบแบตเตอรี่สังกะสีไอออนในประเทศไทย

โดยได้รับการสนับสนุนทุนการวิจัยจากแหล่งทุน กฟผ.-สวทช. เพื่อศึกษาแนวทางในการพัฒนาและผลักดันเทคโนโลยีแบตเตอรี่สังกะสีให้เกิดขึ้นในประเทศไทย และมีแผนจัดสร้างโรงงานต้นแบบแบตเตอรี่สังกะสีไอออน ที่เขตนวัตกรรมระเบียงเศรษฐกิจพิเศษภาคตะวันออก หรือ EECi (Eastern Economic Corridor of Innovation) ซึ่งตั้งอยู่ในวังจันทร์วัลเลย์ จังหวัดระยองในอนาคตอันใกล้นี้ เพื่อเป็นการสร้างอุตสาหกรรมใหม่ที่จะสร้างทั้งรายได้ ความมั่นคงทางพลังงาน รวมถึงการรักษาสิ่งแวดล้อมที่ยั่งยืนให้แก่ประเทศ