ลิเทียม : สุดยอดวิวัฒนาการของขั้วแบตเตอรี่ในอุปกรณ์พกพา
ลิเทียม (Lithium) เป็นโลหะที่อ่อนพอจะตัดด้วยมีดได้ และเนื่องจากมันเป็นโลหะจึงสามารถนำไฟฟ้าได้ดี ความหนาแน่นของมันต่ำจนสามารถลอยน้ำได้ แต่ถ้าเรานำโลหะลิเทียมไปใส่น้ำจริงๆ จะเกิดฟองแก๊สไฮโดรเจนขึ้น พร้อมกับความร้อนแบบไม่รุนแรงนัก ซึ่งฟองแก๊สที่เกิดขึ้นจะทำให้ก้อนลิเทียมวิ่งพล่านไปบนผิวน้ำ จากนั้นมันจะมีขนาดเล็กลงๆและหายไปในน้ำในที่สุด
ทุกวันนี้ลิเทียมกลายเป็นขั้วแบตเตอรี่ในอุปกรณ์พกพามากมายอย่างที่เรารู้กัน ตั้งแต่แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊กจนถึงแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า แต่หลายคนอาจยังรู้เหตุผลว่า ทำไมแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนที่เราใช้กันอย่างแพร่หลายถึงเพิ่งถูกประดิษฐ์ขึ้นมาได้ ทั้งที่ลิเทียมเป็นธาตุที่ถูกค้นพบมาตั้งแต่ ปี ค.ศ. 1817 แล้ว
แบตเตอรี่ลูกแรกของโลกถูกประดิษฐ์ขึ้นโดย อเลสซานโดร โวลตา (Alessandro Volta) นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาเลียน ในปี ค.ศ. 1799 เขาใช้โลหะสองชนิดคือ ทองแดงและสังกะสี แผ่นกลมแบนมาแปะกันเป็นคู่ แต่ละคู่ถูกคั่นด้วยกระดาษแข็ง(หรือแผ่นหนังหรือผ้า)ชุบน้ำเกลือ เรียงทั้งหมดซ้อนกันเป็นตั้งเหมือนขนมโอรีโอ้ อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่า Voltaic pile ซึ่งสามารถปล่อยกระแสไฟฟ้าได้เมื่อนำสายไฟมาต่อที่ขั้วหัวท้าย โวลตาทำการทดลองต่อหน้ากษัตริย์นโปเลียน ซึ่งพระองค์ประทับใจจนแต่งตั้งเขาเป็นท่านเคานต์
ในยุคต่อมา นักวิทยาศาสตร์มีการแสวงหาโลหะต่างๆมาพัฒนาขั้วแบตเตอรี่ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น รวมทั้งพยายามออกแบบแบตเตอรี่ให้ใช้งานได้ในสถานการณ์ที่หลากหลาย และนำกลับมาชาร์จไฟใหม่ได้ พัฒนาการในขั้นตอนนี้ยาวนาน จนต้องขอข้าม(วาร์ป)ไปที่ปี ค.ศ. 1960-1970 ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เริ่มเล็งนำลิเทียมมาใช้ทำแบตเตอรี่อย่างจริงจัง
จริงๆแล้วลิเทียมเป็นธาตุที่เหมาะสมจะใช้ทำขั้วแบตเตอรี่ด้วยคุณสมบัติเชิงไฟฟ้าของมัน อีกทั้งด้วยความเบายังทำให้มันมีศักยภาพในการใช้ในอุปกรณ์พกพาต่างๆด้วย แต่ปัญหาหนึ่งที่สำคัญคือ เมื่อลิเทียมโดนน้ำ (รวมทั้งละอองน้ำที่อยู่ในอากาศ) มันเกิดปฏิกิริยาเคมีปล่อยแก๊สไฮโดรเจนและความร้อนออกมาอย่างที่กล่าวไปในตอนต้น
โลหะลิเที
สารอิเล็กโทรไลต์เป็นองค์ประกอบสำคัญของแบตเตอรี่ แต่ในยุคแรก อิเล็กโทรไลต์ล้วนแล้วแต่ใช้สารที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบ แต่ในช่วง ค.ศ. 1960-1970 มีการค้นพบอิเล็กโทรไลต์แบบไม่ต้องใช้น้ำ ( non-aqueous electrolytes) ทำให้การนำลิเทียมมาใช้งานเริ่มมีความหวัง แต่ยังมีปัจจัยอื่นๆอีกมากมายที่ต้องศึกษาก่อนนำมาใช้งานจริง
แบตเตอรี่แบบลิเทียมที่ถูกออกแบบมาในช่วงแรกเต็มไปด้วยปัญหา เช่น การลัดวงจร แรงดันไฟฟ้าต่ำ ฯลฯ แต่หลังจากการพัฒนาอย่างต่อเนื่องต่อยอดเรื่อยมา ในที่สุดโลกก็มีแบตเตอรี่ลิเทียมที่เก็บไฟฟ้าไว้ได้มาก ชาร์จไปใหม่ได้เรื่อยๆและปลอดภัยไว้ใช้งาน ส่วนนักวิทยาศาสตร์ผู้พัฒนาก็ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีไปใน ปี ค.ศ. 2019 ที่เพิ่งผ่านมานี้
นักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลสาขาเคมี ปี ค.ศ. 2019 ผู้พัฒนาแบตเตอรี่ลิเทียม
งานวิจัยเรื่องแบตเตอรี่ลิเทียมเป็นสิ่งที่แสดงให้เห็นว่าในโลกของการประดิษฐ์สร้างสรรค์สิ่งใหม่ๆนั้น ช่วงแรกของการพัฒนาจะเต็มไปด้วยปัญหาจนในช่วงนี้ชีวิตของคนๆหนึ่งอาจจะแก้ปัญหานั้นได้ไม่หมด (หรือไม่ก็ต้องรอจนถึงตอนแก่จึงจะแก้ได้สำเร็จ) แต่”ปัญหาที่ถูกแก้ไปบางส่วน” ย่อมถูกส่งมาให้คนรุ่นต่อมาได้แก้ต่อ รวมทั้งต่อยอดและใช้งาน เหมือนไฟที่มนุษย์เราส่งมอบจากรุ่นหนึ่งมาสู่อีกรุ่นหนึ่ง
ดังนั้นในฐานะที่พวกเราได้รับความสะดวกสบายจากการค้นพบสิ่งที่ยิ่งใหญ่เหล่านี้ การได้เรียนรู้ว่าคนรุ่นก่อนๆสร้างสรรค์อะไรไว้บ้างน่าจะเป็นสิ่งที่ช่วยให้เราเข้าใจพันธกิจของมนุษย์ เพื่อที่เราจะได้ส่งมอบไฟให้ลูกหลานของเราสืบไปได้อย่างต่อเนื่อง
*แถมท้าย: เกลือลิเทียมคาร์บอเนต (Lithium carbonate) นั้น ได้รับการค้นพบว่าสามารถช่วยในการรักษาอาการทางจิตที่เกี่ยวข้องกับอารมณ์อย่างโรคไบโพลาร์ได้ด้วย
**ส่วนประเทศที่ทำเหมืองลิเทียมที่สกัดออกมาได้มากที่สุด ในปี ค.ศ. 2018-2019 คือ ออสเตรเลีย รองลงมาคือ ชิลี และจีน
อ้างอิง
- 21
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
