ถึงวันนี้คงปฏิเสธไม่ได้ว่า โทรศัพท์มือถือได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตคนส่วนใหญ่ไปแล้ว นอกจากการทำงานที่รวดเร็ว ไม่ค้าง ไม่รวน และรูปลักษณ์สวยงามแล้ว แบตเตอรีที่จุไฟได้ปริมาณมาก หรือทำให้มีระยะเวลาการใช้งานได้นานขึ้น ก็เป็นปัจจัยหนึ่งในการตัดสินใจซื้อโทรศัพท์มือถือสักเครื่องมาติดตัว อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ทำให้ผู้ใช้รู้สึกหวาดกลัวนิด ๆ กับการใช้โทรศัพท์มือถือก็คือ ข่าวการระเบิดของแบตเตอรี เพราะหลายครั้งที่มันทำให้ผู้ใช้เกิดการบาดเจ็บหรือสูญเสียอวัยวะได้เลยทีเดียว

แบตเตอรีที่เป็นแหล่งพลังงานของโทรศัพท์มือถือในปัจจุบัน โดยส่วนใหญ่เป็นแบตเตอรีประเภทที่เรียกว่าแบตลิเทียม หน้าที่ของมันคือเก็บประจุไฟฟ้าและควบคุมการไหลของอิเล็กตรอนผ่านวัสดุนำไฟฟ้า แบตเตอรีมีส่วนประกอบพื้นฐาน 4 ส่วน ได้แก่ ขั้วแคโทด ขั้วแอโนด อิเล็กโทรไลต์ และวงจร และอย่างที่เราเคยทราบกัน กระแสไฟฟ้าเกิดจากการไหลของอิเล็กตรอน โดยอิเล็กตรอนจะไหลจากขั้วลบ ซึ่งเรียกว่าขั้วแอโนด (ให้อิเล็กตรอน) ไปยังขั้วบวก ซึ่งเรียกว่าขั้วแคโทด (รับอิเล็กตรอน) ส่วนสารละลายอิเล็กโทรไลต์จะอยู่ระหว่างขั้วทั้งสอง

แบตลิเทียมโดยทั่วไปจะใช้ลิเทียมโคบอลต์ออกไซด์เป็นขั้วแคโทด กราไฟต์เป็นขั้วแอโนด และเกลือของลิเทียม (lithium salt bathed) ในแอลคิลคาร์บอเนตเป็นอิเล็กโทรไลต์ แต่ลิเทียมเป็นโลหะแอลคาไลน์ที่ทำปฏิกิริยาได้ง่าย จึงมักถูกเก็บไว้ในน้ำมันเพื่อไม่ให้เกิดสนิมเมื่อสัมผัสกับอากาศ สิ่งที่อันตรายก็คือ ทั้งลิเทียมและสารละลายอิเล็กโทรไลต์ล้วนเกิด thermal runaway หรือการเกิดความร้อนมากเกินกว่าจะส่งผ่านออกสู่สิ่งแวดล้อมได้ นำไปสู่การระเบิดของแบตเตอรี ซึ่งเหตุผลที่ทำให้เกิดความร้อนสูงก็คือ
1. ชาร์ตนานเกินไป
2. การใช้งานที่นานเกินไป
3. อุปกรณ์ภายในเกิดการเสียหาย
4. การผลิตที่ผิดพลาดทำให้วงจรอิเล็กทรอนิกส์สั้นเกินไป

เหตุผลดังกล่าวเป็นสาเหตุให้เกิดความร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว และเป็นสาเหตุที่ทำให้ไฟฟ้าลัดวงจร เนื่องจากเมื่อเกิดความร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว ลิเทียมโคบอลต์ออกไซด์ก็จะเริ่มปล่อยออกซิเจนออกมา ซึ่งออกซิเจนที่ถูกปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น เป็นก๊าซที่ทำให้ไฟติด

LiCoO₂ (lithium cobalt oxide) + heat ----> oxygen
ลิเทียมโคบอลต์ออกไซด์ + ความร้อน ----> ออกซิเจน

ขณะเดียวกัน การชาร์ตที่นานเกินไป ก็อาจจะทำให้แอลคิลคาร์บอเนตแตกตัว และสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

R₁OCO₂R₂ (alkyl carbonates) ----> carbondioxide
แอลคิลคาร์บอเนต ----> คาร์บอนไดออกไซด์

อย่างไรก็ตาม นับเป็นโชคดีที่เรามีวิทยาศาสตร์และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี เพราะนักวิทยาศาสตร์ได้วิจัยแบตเตอรีและพบแบตเตอรีใหม่ที่ดีกว่าเดิม และจะไม่มีการระเบิด ซึ่งอีกไม่นาน ค่ายโทรศัพท์มือถือก็จะนำออกมาให้เราทุกคนได้ใช้ นั่นคือแบตเตอรีแข็ง หรือกล่าวให้ถูกต้องก็คือ แบตเตอรีที่มีอิเล็กโทรไลต์อยู่ในสถานะของแข็ง โดยปกติอิเล็กตรอนจะสามารถเคลื่อนที่ไปได้บนสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของเหลวหรือเจล แต่เเมื่ออิเล็กโทรไลต์อยู่ในสถานะของแข็ง อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่โดยการกระโดดจากโมเลกุลหนึ่งไปยังโมเลกุลถัดไป

แบตเตอรีที่มีอิเล็กโทรไลต์อยู่ในสถานะของแข็งจะไม่ติดไฟ เก็บพลังงานได้มากเป็น 3 เท่าของเแบตเตอรีในปัจจุบัน และสามารถทำงานได้ในอุณหภูมิต่ำถึง -20 องศาเซลเซียส ทั้งยังคาดว่าจะมีอายุการใช้งานได้นานกว่าแบตเตอรีแบบเดิม โดยทีมวิจัยเชื่อว่านวัตกรรมใหม่นี้จะมีความปลอดภัยสูง เพราะอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งนั้นได้ถูกแยกออกจากวัตถุไวไฟอย่างแอลคิลคาร์บอเนตแล้ว นับได้ว่าแบตเตอรีใหม่นี้ตอบโจทย์ของผู้ใช้งานได้อย่างครอบคลุม

ภาพปก : Shutterstock