ساخت باتری‌ های حالت جامد لیتیوم-یونی | بهره وری بیشتر باتری ها

امروزه باتری‌های لیتیومی نقشی اساسی در زندگی همه انسان‌ها ایفا می‌کند؛ گوشی‌های همراه، لپ تاپ‌ها، خودروهای برقی، ذخیره انرژی سلول‌های خورشیدی و … را شامل می‌شود با این حال نیاز به باتری‌های سبکتر و با ظرفیت بیشتر وجود دارد. اختراعات مربوط به باتری‌ های حالت جامد لیتیوم-یونی می‌تواند امید بخش باشد و جایگزینی برای باتری‌های حال حاضر در نظر گرفت.

الگوی عملکر باتری‌های لیتیومی و باتری های حالت جامد

 

در باتری‌های لیتیوم-یونی موجود، الکترولیت مایع در هنگام شارژ و تخلیه شارژ یون‌های لیتیوم را بین جفت الکترودها به سمت عقب و جلو حمل می‌کند. اگر بتوانیم الکترولیت را از مواد جامد بسازیم، باتری‌ها ایمن‌تر می‌شوند و می‌توانیم انرژی بسیار بیشتری در آن‌ها ذخیره کنیم و البته سبکتر هم خواهند شد.

الکترود نیمه جامد  که از آلیاژ سدیم-پتاسیم تشکیل شده و شبیه ماده‌ای است که دندان‌پزشکان از آن برای پر کردن دندان‌ها استفاده می‌کنند، می‌تواند گزینه مناسبی باشد.

اختراعات جدید باتری

گروهی از محققان در آمریکا نمونه آزمایشی این باتری‌های حالت جامد را تولید کرده‌اند. این باتری‌ها می‌توانند موانع موجود بر سر راه تولید نسل بعدی باتری‌ها را از پیش رو برداشته و با کمک یک ماده خود ترمیم‌ شونده امکان استفاده از باتری‌های پایدار و با ظرفیت را فراهم کنند.

نسخه‌های آزمایشی این ساختارها نشان داده‌اند که با این فناوری می‌توان ظرفیت باتری‌های لیتیوم-یونی موجود را تا دو برابر افزایش داد.

مشکل استفاده از مواد جامد تشکیل اشکال شاخک‌مانندی موسوم به دندریت (Dendrite) است که همراه با سیکل‌های باتری روی سطح یکی از الکترودها پدید می‌آید. این سوزن‌های ریز می‌توانند موجب اتصال کوتاه باتری و خرابی یا حتی آتش گرفتن شوند. بنابراین دستیابی به راهکاری در طراحی باتری‌های حالت جامد که این مشکل را نداشته باشد، دستاورد بزرگی محسوب می‌شود.

این ماده به گونه‌ای است که در تماس با الکترولیت جامد ترک‌های ریز برنمی‌دارد و تشکیل دندریت نمی‌دهد. با پر و خالی شدن انرژی باتری، دمای عملیاتی ماده را دقیقا در شرایط نیمه جامد نگه می‌دارد. محققان اکنون با اتکا بر نتایج امیدوارکننده آزمایش‌های خود به دنبال روش‌هایی برای اعمال این فناوری روی سایر معماری‌های باتری‌های حالت جامد هستند.

پیش بینی می‌شود به محض تولید مقرون به صرفه و انبوه باتری‌ های حالت جامد لیتیوم-یونی ، دنیای تجهیزات الکترونیکی هم متحول شود. پیشنهاد می‌شود مقالات مربوط به انرژی‌و اختراعات سایت اول نیوز را دنبال کنید.