تحولی بزرگ در باتری‌های لیتیومی؛ ظرفیت دو برابر با فناوری جدید

نورنیوز-گروه اقتصادی: پژوهشگران چینی ادعا کرده‌اند که پیشرفت چشمگیری در فناوری باتری‌های لیتیومی حاصل شده است که می‌تواند چگالی انرژی باتری‌های پیشرفته تسلا را دو برابر کند. باتری‌های لیتیومی به دلیل چگالی انرژی بالایی که دارند، نقش حیاتی در خودروهای برقی ایفا می‌کنند و تاثیر بسزایی در افزایش مسافت طی شده با یک‌بار شارژ دارند.

چگالی انرژی در پیشرفته‌ترین باتری‌های تسلا در حال حاضر حدود ۳۰۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم است، اما باتری تازه توسعه یافته توسط تیمی از دانشگاه تیانجین توانسته به چگالی انرژی بیش از ۶۰۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم دست یابد. افزایش چگالی انرژی به معنای کاهش حجم و وزن باتری است که موجب بهبود برد و کارایی خودرو می‌شود.

غلبه بر محدودیت‌های باتری‌های لیتیومی

یکی از چالش‌های اساسی در باتری‌های لیتیومی نسل فعلی به الکترولیت مربوط می‌شود؛ مایعی که یون‌های لیتیوم در آن حرکت می‌کنند. این الکترولیت ممکن است دچار انسداد شود، زیرا یون‌های لیتیوم توسط سایر یون‌ها احاطه شده و ساختار منظم و سفتی شکل می‌گیرد که بازدهی، پایداری و عملکرد باتری را محدود می‌کند.

پژوهشگران چینی در مقاله‌ای که در نشریه علمی نِیچِر (Nature) منتشر کردند، راهکاری نوآورانه ارائه داده‌اند: طراحی الکترولیتی با ساختار نامنظم‌تر که اجازه می‌دهد یون‌ها آزادانه‌تر حرکت کنند.

بر اساس گفته این تیم تحقیقاتی، این طراحی غیرمتمرکز الکترولیت با ایجاد محیطی بسیار نامنظم، محدودیت‌های ذاتی الکترولیت‌های سنتی را از بین می‌برد، موانع دینامیکی را کاهش می‌دهد و رابط‌های پایداری ایجاد می‌کند که به پیشرفت‌های انقلابی در عملکرد باتری کمک شایانی می‌کند.

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.