ساخت باتری نانویی که می‌تواند صنعت خودرو و هوافضا را متحول کند

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، پروژه باتری SABERS NASA (باتری‌های معماری حالت جامد برای افزایش قابل توجه شارژ و ایمنی)، چند سال است که تحت برنامه تحقیقاتی “ریسک بالا، پاداش بالا” ناسا ادامه دارد. هدف این پروژه توسعه باتری‌هایی با چگالی توان بهبود یافته است، تا بتواند پرواز برقی را امکان‌پذیر کند، که به چگالی انرژی حدود ۴۸۰ وات ساعت در هر کیلوگرم نیاز دارد.

کار‌هایی که در مرکز تحقیقات ناسا در کلیولند، اوهایو انجام می‌شود، توسط یک تیم مهندسی به رهبری روکو ویگیانو انجام می‌شود. این تیم قصد دارد باتری‌هایی را که قدرتمند، سبک، با شارژ سریع، مقیاس‌پذیر برای هر کاربردی و بسیار ایمن هستند، تولید کند. دانشمندان این کار را با خلاص شدن از شر مواد سمی و خطرناک که باتری‌های فعلی را بیش از حد ناکارآمد و خطرناک برای قرار دادن در هواپیما می‌کند، انجام می‌دهند.

روکو ویگیانو توضیح می‌دهد که باتری در سلول‌های بسته‌بندی شده‌ای که می‌توانند در کنار هم جمع شوند سازماندهی می‌شوند. هر سلول از سه لایه تشکیل شده است: آند از جنس لیتیم است (برخلاف یون لیتیم، که بیشتر شبیه ژل است). کاتد ترکیبی از گوگرد و سلنیم است که ذرات آن در یک مش گرافن که توسط ناسا اختراع و ثبت شده، چیده شده است. بین این دو الکترولیت، یک ماده جامد اختصاصی و عاری از اجزای قابل اشتعال باتری‌های لیتیم یون امروزی است.

گفته می‌شود که باتری ناسا مقرون به صرفه، مقیاس پذیر و غیرقابل اشتعال و عاری از خطر انفجاری است. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که اگر این باتری حتی به شدت در اثر ضربه آسیب دیده باشد، می‌تواند در حمل و نقل هوایی و خودرو‌ها استفاده شود.

گفته می‌شود که نتایج اولین آزمایش روی این باتری بسیار چشمگیر بوده و روکو ویگیانو و تیمش فعالان این صنعت را شگفت زده کرده‌اند. آن‌ها دریافتند که دمای عمل باتری با حداکثر مصرف انرژی از ۳۰۲ فارنهایت تجاوز نمی‌کند. به گفته روکو ویگیانو، این باتری‌ها را در فشار‌ها و دما‌های مختلف آزمایش کرده‌اند و دریافته‌اند که می‌توانند تقریباً دو برابر باتری‌های لیتیم یون، در دمای هوا کار کند.

دمای عملیاتی پایین برای ایمنی باتری و وزن نهایی آن بسیار مهم است. از آنجا که این باتری‌ها نیازی به لایه‌های خنک‌کننده ندارد که باتری لیتیم یون به آن احتیاج دارند، باتری‌های توسعه یافته توسط این تیم، بسیار کوچکتر، مقیاس‌پذیر و سبک‌تر است.

اما تکان‌دهنده‌ترین نتیجه چگالی توان باتری بود. باتری سابرز ۵۰۰ وات ساعت در هر کیلوگرم را تحویل می‌دهد، که دو برابر یعنی ۲۶۰ WH/kg از بهترین باتری‌های مورد استفاده در خودرو‌های فعلی بیشتر است و از هدف ۴۸۰ WH/kg مورد نیاز برای پرواز منطقه‌ای نیز پیشی می‌گیرد.