انقلابی در باتری‌های لیتیومی؛ تولید باتری با دو برابر ظرفیت

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، وبگاه تِک‌اِکسپلور در گزارشی آورده است:

پژوهشگران چینی مدعی‌اند پیشرفتی عمده در فناوری باتری‌های لیتیومی حاصل شده که می‌تواند چگالی انرژی (توانایی ذخیره انرژی بیشتر در ابعاد و وزن کمتر) باتری‌های پیشرفته تسلا را دو برابر کند. باتری‌های لیتیومی به دلیل چگالی انرژی بالا، جزء حیاتی خودرو‌های برقی محسوب می‌شوند و نقشی کلیدی در افزایش مسافت طی‌شده با یک‌بار شارژ دارند.

در حال حاضر چگالی انرژی پیشرفته‌ترین باتری‌های تسلا حدود ۳۰۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم است، اما باتری توسعه‌یافته توسط پژوهشگران دانشگاه تیانجین به چگالی انرژی بیش از ۶۰۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم دست یافته است. هرچه چگالی انرژی بیشتر باشد، باتری کوچک‌تر و سبک‌تر خواهد بود و در نتیجه، برد و عملکرد خودرو بهبود می‌یابد.

غلبه بر محدودیت‌های باتری‌های لیتیومی

یکی از مشکلات نسل فعلی باتری‌های لیتیومی، مربوط به الکترولیت (مایع درون باتری که یون‌های لیتیوم در آن حرکت می‌کنند) است. الکترولیت ممکن است دچار انسداد شود، زیرا هر یون لیتیوم توسط یون‌های دیگر احاطه می‌شود و ساختار منظم و صلب شکل می‌گیرد. این مسئله بازدهی، پایداری و عملکرد باتری را محدود می‌کند.

پژوهشگران چینی در مقاله‌ای که در نشریه نِیچِر/ Nature منتشر کردند، راه‌حلی نوآورانه ارائه دادند: آنها یک الکترولیت جدید با ساختار نامنظم‌تر طراحی کرده‌اند که به یون‌ها امکان حرکت آزادانه‌تر می‌دهد.

به گفته پژوهشگران، این طراحی الکترولیت غیرمتمرکز، با ایجاد یک محیط حل‌شدگی بسیار نامنظم، محدودیت‌های ذاتی الکترولیت‌های متعارف را برطرف می‌کند، موانع دینامیکی را کاهش می‌دهد و رابط‌های پایدار ایجاد می‌کند و قابلیتی چشمگیر برای پیشرفت‌های انقلابی در عملکرد باتری ارائه می‌دهد.

عملکرد برتر در آزمایش‌ها

در آزمایش‌های انجام‌شده، این باتری جدید به چگالی انرژی چشمگیر ۶۰۴.۲ وات‌ساعت بر کیلوگرم دست یافت. همچنین این باتری در طول بیش از ۱۰۰ چرخه شارژ و دِشارژ (خالی‌شدن ذخیره الکتریکی باتری) پایدار باقی ماند. علاوه بر این، الکترولیت جدید در معرض شعله آتش مشتعل نشد و در دمای منفی ۶۰ درجه سانتی‌گراد بدون یخ‌زدن عملکرد خود را حفظ کرد.

گام بعدی: توسعه تا تولید انبوه

در حال حاضر این باتری در مرحله اثبات مفهوم (نشان‌دادن امکان‌پذیری یک فناوری از طریق یک نمونه اولیه) قرار دارد و هنوز برای تولید انبوه آماده نیست. اگرچه در شرایط کنترل‌شده آزمایشگاهی نتایجی امیدوارکننده نشان داده، عملکرد و ایمنی آن باید به طور گسترده در شرایط واقعی آزمایش شود.

در صورت موفقیت در مقیاس‌گذاری و تولید صنعتی، قابلیت این فناوری بسیار گسترده خواهد بود. باتری‌های سبک‌تر و با عمر طولانی‌تر در خودرو‌های برقی برد آنها را به میزان چشمگیری افزایش و زمان صرف‌شده برای شارژ را کاهش می‌دهد.

همچنین کاربرد‌هایی فراتر از خودرو‌های برقی وجود دارد که بهبود ذخیره‌سازی انرژی برای شبکه‌های برق تجدیدپذیر و ساخت باتری‌های ایمن‌تر و با ظرفیت بالاتر برای محصولات برقی مصرفی، از آن جمله هستند.