“สำหรับการพัฒนาแบตเตอรีลิเธียม – ไอออน”
รางวัลถูกแบ่งออกเป็น 3 ส่วน ให้กับนักวิทยาศาสตร์ 3 ท่าน ได้แก่
- John B. Goodenough – นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน
- M. Stanley Whittingham – นักเคมีชาวอังกฤษ
- Akira Yoshino – นักเคมีชาวญี่ปุ่น
ทั้งสามคนทำให้โลกรู้จักเทคโนโลยีการรีชาร์จ
แบตเตอรีลิเธียม – ไอออน มีจุดเด่นคือ น้ำหนักเบา, นำกลับมาชาร์จซ้ำได้ เป็นแบตเตอรีที่นิยมใช้ในโทรศัพท์มือถือ Laptops หรือแม้กระทั่งในรถยนต์ไฟฟ้า นอกจากนี้ยังใช้เก็บพลังงานจากแสงอาทิตย์ หรือลม
ผลของสิ่งประดิษฐ์ชนิดนี้ทำให้วิถีชีวิตของเราไม่เหมือนเดิมอีกต่อไป การสื่อสาร การทำงาน นันทนการ หรือแม้กระทั่งการเรียนรู้ ค้นคว้าต่าง ๆ ก็มีฐานจากการพึ่งพาแบตเตอรีชนิดนี้
แบตเตอรีของ Whittingham
การพัฒนาแบตเตอรีลิเธียม – ไอออน มีจุดเริ่มในช่วงวิกฤตน้ำมันในปี ค.ศ. 1970 ช่วงนั้น M. Stanley Whittingham ได้ทำงานในด้านการพัฒนาเทคโนโลยีแหล่งพลังงานแบบใหม่ เขาเริ่มวิจัยเกี่ยวกับ Superconductors ค้นคว้าหาวัสดุที่เหมาะสมในการใช้ในการจ่ายพลังงานไฟฟ้า โดยเริ่มจากสร้างนวัตกรรมแบตเตอรีที่ขั้ว Cathode ทำมาจากไทเทเนียม ไดซัลไฟด์ (Titanium Disulfide) ส่วน Anode วัสดุบางส่วนทำมาจากโลหะลิเธียม
ผลที่ได้ก็คือ ขั้วไฟฟ้ามีการจ่ายอิเล็กตรอนอย่างดีเยี่ยม ทำให้แบตเตอรีมีศักยภาพมากพอที่จะนำไปใช้งานได้ ถึงกระนั้นก็ยังทำความต่างศักย์ได้เพียง 2 โวลต์ต่อเซลล์เท่านั้น อย่างไรก็ตามโลหะลิเธียมทำปฏิกิริยาได้ง่าย มักเกิดการระเบิดได้ในบางครั้ง
- Anode – ทำมาจาก Metallic Lithium
- Cathode – ทำมาจาก Titanium Disulfide
แบตเตอรีของ Goodenough
John B. Goodenough ทำนายว่าถ้าขั้ว Cathode จะมีศักยภาพในการจ่ายพลังงานได้ดีขึ้น ถ้าทำมาจากโลหะออกไซด์ (Metal Oxide) แทน (สังเกตพัฒนาการแบตเตอรีที่ต่อยอดจาก Whittingham) โดย Goodenough ได้เปลี่ยนมาใช้ Cobalt Oxide แทน ผลที่ได้คือ แบตเตอรีจ่ายความต่างศักย์ไฟฟ้าได้เป็น 4 โวลต์ต่อเซลล์
- Anode – ทำมาจาก Metallic Lithium
- Cathode – ทำมาจาก Cobalt Oxide
แบตเตอรีของ Akira Yoshino
จากผลงานการพัฒนาขั้ว Cathode ของ Goodenough (ชอบชื่อเขาจริง ๆ) Akira Yoshino ต่อยอดจนนำไปขายเชิงพาณิชย์ได้ในปี ค.ศ. 1985 (ซะงั้น) แต่ Akira Yoshino สุดยอดตรงที่ไปพัฒนาขั้ว Anode โดยใช้ Petroleum Coke แทน (วัสดุที่มีสัดส่วนของ Carbon สูง เป็นผลผลิตจากขั้นตอนสุดท้ายของการกลั่นน้ำมัน)
อ้าว แล้วเอา Lithium ไปไว้ตรงไหน ข้อดีจากการใช้ Cobalt Oxide เป็น Cathode (จากไอเดียของ Goodenough) คือ Cobalt Oxide สามารถดูดซับลิเธียม – ไอออนได้ โดยลิเธียม – ไอออนจะวิ่งไปตามวงจรไฟฟ้า
ผลที่ได้ คือ ทำให้เราได้แบตเตอรีที่เบายิ่งขึ้น (คาร์บอนมีน้ำหนักเบา) แถมชาร์จซ้ำได้หลายร้อยครั้ง จุดได้เปรียบของแบตเตอรีชนิดนี้ ก็คือ ขั้วของแบตเตอรีจะไม่ถูกทำปฏิกิริยา (ไม่สึกกร่อน) เนื่องจากแบตเตอรีลิเธียม – ไอออนจะไหลไปมาระหว่างขั้ว Anode และ Cathode
- Anode – ทำมาจาก Petroleum Coke
- Cathode – ทำมาจาก Cobalt Oxide (ดูดซับ Lithium Ions ได้)
ด้วยผลงานการพัฒนาแบตเตอรีลิเธียมฯ ของทั้งสามท่าน ถือได้ว่าปฏิวัติการใช้ชีวิตของคนทั้งโลก ช่วยวางรากฐานของเทคโนโลยีไร้สาย สร้างงานสร้างอาชีพที่เกี่ยวกับเทคโนโลยีแบตเตอรี และสร้างสังคมที่ลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล เหมาะสมแล้วครับที่จะได้รางวัลโนเบลสาขาเคมีประจำปีนี้
เรียบเรียงโดย Einstein@min
Sources :
[1] Press release: The Nobel Prize in Chemistry 2019. Nobelpirze.org, 2019 : https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/press-release/
ติดตามผ่านช่องทางอื่น ๆ ได้ที่
แอพ Blockdit : https://www.blockdit.com/thaiscience
Instagram : https://www.instagram.com/thaisciencenews
Twitter : https://twitter.com/Thaiphys
