متفاوت ترین مجله اینترنتی ...

فراتر از باتری های لیتیوم یون؛گامی اساسی در حوزه ی باتری

0

از زمانی که باتری های لیتیوم یونی وارد دنیای دیجیتال و الکترونیک شدند، نقاط قوت زیادی از آن دیده شد. با این وجود این نسل از باتری ها محدودیت های فراوانی دارند که انگشت شمار نیز نیستند.امروزه دانشمندان مراکز تحقیقاتی و دانشگاه های علوم پایه ی مختلف در سراسر جهان در حال رقابت با یکدیگر در حوزه ی باتری هستند. آن ها در تلاش اند که نسلی جدید از باتری ها را بسازند تا مشکلات و محدودیت های باتری های لیتیوم یونی را نداشته باشد.

البته نسل جدید از باتری های آلومینیومی نیز تولید شده اند اما با وجود نقاط قوت خود، پتانسیل و توانایی صنعتی شدن و بهره برداری در حد وسیع را ندارند. به همین خاطر بهترین گزینه تا هم اکنون نسل باتری های لیتیوم یونی می باشد. در این راستا، یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه Illinois واقع در Chicago یک گام اساسی در راستای توسعه ی باتری های لیتیوم یونی برداشته اند تا بتوان آن را در خودرو های الکتریکی مانند Chevy Volt با کارایی بهتر و بیشتری استفاده کرد. آن ها با استفاده از جایگزین سازی منیزیم بجای لیتیم، توانستند میزان ظرفیت باتری را افزایش دهند. بکارگیری این عنصر بجای فلز لیتیم می تواند باعث ایجاد واکنش شیمیایی بهتری در باتری شود.

لیتیم فلزی است در گروه اول جدول تناوبی، در نتیجه در حالت یونی یک بار مثبت خواهد داشت. این در حالی است که فلز منیزیم در گروه دوم جدول تناوبی قرار دارد پس باید دو بار مثبت داشته باشد. اساس این تحقیقات پیرامون این نکته ی علمی می چرخد.

Jordi Cabana، استادیار دانشگاه UIC و همچنین محقق اصول شیمی و یکی از افراد حاضر در این دستاورد تحقیقاتی حائز اهمیت، در این باره گفته است:

به دلیل این که یون منیزیم دو الکترون از دست می دهد، در نتیجه می توان گفت که کارایی این عنصر نسبت به لیتیوم دو برابر است. یکی دیگر از نکات جالب توجه این است که تولید یون منیزیم آسان تر از تولید یون لیتیوم می باشد.

بخشی از کار به عهده ی مرکز تحقیقات ذخیره ی انرژی Joint که یک قطب خلاقیت در حوزه ی انرژی و باتری می باشد، بود. این مرکز توسط آزمایشگاه ملی Argonne رهبری می شود. قبلاً هم مرکز تحقیقات ذخیره ی انرژی Joint پروژ های انقلابی و حائز اهمیتی در حوزه ی انرژی اجام داده بود. جزئیات نتایج این دستاورد ها در Advanced Materials به چاپ رسیده است. هر باتری یک قطب مثبت و منفی و یک الکترولیت دارد. به قطب های مثبت و منفی الکترود می گویند. الکترود ها مسئول تبادل الکترون ها و یون ها در باتری می باشند. الکترولیت موجود در ساختار باتری یک نوع عایق الکتریکی به حساب می آید. در واقع یون ها از این الکترولیت عبور می کنند اما الکترون ها خیر. در نتیجه الکترون ها به سوی پایانه های مثبت و منفی باتری سرزیر می شوند و باتری قابل استفاده می شود.

Cabana در ادامه اذعان داشت:

ما امیدواریم که این دستاورد ما، راهی جدید در حوزه ی تولید باتری های انرژی بالا و ولتاژ بالا باز کند.

 در هنگام شارژ باتری، این فرایند که در بالا توضیح داده شد به طور وارونه اجرا خواهد شد. البته این فرایند عیب های خاص خود را دارد. به عنوان مثال زمان شارژ شدن این نسل جدید، کمی بیشتر از باتری های لیتیوم یون قدیمی است. یکی از مهم ترین و حائز اهمیت ترین خصیصه های باتری های به اصطلاح منیزیم یون، قابلیت استفاده در بین شارژ می باشد. شاید برایتان سوال پیش بیاید که از باتری های دیگر هم در هنگام شارژ می توان استفاده کرد. لازم به ذکر است که اگر قبل از تکمیل ظرفیت باتری های دیگر آن را از شارژ در بیاوریم، به مرور زمان دچار زوال ظرفیت خواهد شد؛ به عبارتی دیگر ظرفیتش را از دست خواهد داد اما باتری های منیزیم یون این طور نیستند.

Replacing-SLA-fig-3

وی در ادامه خاطر نشان کرد:

ما می خواهیم تعداد الکترون های تبادل شده از یون ها به الکترود ها را افزایش دهیم. خودرو های الکتریکی هم می توانند فضای زیاد تری داشته باشند و سرنشینان بیشتری را حمل کنند. این امر بدون تغیرات اساسی در این نوع خودرو ها با روش خاصی امکان پذیر است و آن روش بکاگیری از باتری های کارا تر می باشد.

بکارگیری منیزیم علاوه بر موارد یاد شده مزایای دیگری نیز دارد. به عنوان مثال درج منیزیم در الکترود ها بهتر از لیتیم صورت می گیرد. این امر محققان را یک گام به طراحی های روی کاغذشان نزدیک تر می کند.

Cabana در انتها گفت:

این پروژه هنوز یک باتری کامل نیست و باید فر ایند های دیگر را به آن افزود تا بتوان آن را یک باتری نسل جدید نامید.

باتری های شیمیایی به ویژه باتری های سازگار با محیط زیست یکی از مهم ترین محور های تحقیقات بشر را تشکیل می دهد. این امر به منظور جایگزین سازی باتری های کادمیمی و لیتیوم یونی با نسل جدید باتری ها می باشد. یکی دیگر از دلائل اهمیت آن ها استفاده در خودرو های الکتریکی می باشد؛ این نوع خودرو ها به علت گران تمام شدن قیمت طرفداران زیادی ندارند. به همین دلیل باتری های توان بالا با قیمت پائین می تواند انقلابی در صنعت اتومبیل سازی و همچنین کاهش آلودگی های هوا به پا می کند.

[منبع: Phys]

ممکن است به این مطالب نیز علاقمند باشید

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

DigiKala Ads
از زمانی که باتری های لیتیوم یونی وارد دنیای دیجیتال و الکترونیک شدند، نقاط قوت زیادی از آن دیده شد. با این وجود این نسل […]