علم و فناوری

ابداع نوعی باتری با ۶ برابر تراکم انرژی باتری‌های لیتیوم-یون

ابداع نوعی باتری با ۶ برابر تراکم انرژی باتری‌های لیتیوم-یون

پژوهشگران “دانشگاه استنفورد” در بررسی جدید خود، نوعی باتری ابداع کرده‌اند که تراکم انرژی آن، شش برابر تراکم انرژی باتری‌های لیتیوم-یون است.

به گزارش ایسنا و به نقل از نیواطلس، دانشمندان “دانشگاه استنفورد”(Stanford University)، نمونه جدیدی از باتری را ابداع کرده‌اند که نه تنها قابل شارژ است، بلکه ظرفیت آن به حدود شش برابر ظرفیت محلول‌های لیتیوم- یون کنونی می‌رسد. این پیشرفت، به تثبیت واکنش‌های کلر در دستگاه بستگی دارد و شاید روزی، مبنایی برای باتری‌هایی با عملکرد بالا باشد که تلفن‌های همراه هوشمند را به مدت یک هفته به طور همزمان تغذیه می‌کند.

این باتری جدید، به عنوان یک باتری کلر توصیف می‌شود و براساس شیمی ساخته شده که نخستین بار در ۱۹۷۰ با عنوان “لیتیوم-تیونیل کلرید”(lithium-thionyl chloride) ظهور کرد. این باتری‌ها به خاطر ظرفیت بالای انرژی خود، بسیار مورد توجه قرار می‌گیرند اما به کلر بسیار واکنشی متکی هستند که موجب می‌شود برای مواردی به غیر از یک بار استفاده، مناسب نباشند.

در یک باتری معمولی قابل شارژ، الکترون‌ها هنگام تخلیه، از یک طرف به طرف دیگر حرکت می‌کنند و سپس با شارژ مجدد، باتری به حالت ابتدایی خود باز می‌گردد. کلرید سدیم یا کلرید لیتیوم در این حالت، به کلر تبدیل می‌شود که بسیار واکنشی است و نمی‌تواند دوباره به کلرید تبدیل شود.

شاید پژوهشگران این پروژه بتوانند راه حلی برای این مشکل ارائه دهند. این گروه پژوهشی در حال آزمایش کلرید سدیم و کلر بودند تا بتوانند عملکرد باتری را بهبود ببخشند اما دریافتند که این ماده شیمیایی در واقع تثبیت شده است و به باتری کمک می‌کند که تا حدودی قابل شارژ باشد. پژوهش‌های بعدی باعث شد تا پژوهشگران، ماده الکترود جدیدی از کربن متخلخل بسازند که مانند اسفنج عمل می‌کند. این ماده، مولکول‌های نامنظم کلر را جذب می‌کند و سپس آنها را به سدیم تبدیل می‌کند.

“گوانگژو ژو”(Guanzhou Zhu)، از پژوهشگران این پروژه گفت: هنگامی که باتری شارژ می‌شود، مولکول کلر در حفره‌های کوچک نانوکره‌های کربنی به دام می‌افتد و محافظت می‌شود. سپس، هنگامی که باتری نیاز به تخلیه شارژ دارد، می‌توانیم شارژ باتری را تخلیه و کلر را به سدیم کلرید تبدیل کنیم و این روند را در چرخه‌های بسیاری تکرار کنیم. ما در حال حاضر می‌توانیم این چرخه را تا ۲۰۰ بار تکرار کنیم و هنوز هم جای پیشرفت وجود دارد.

یک باتری لیتیوم-یون که به خوبی نگهداری شود، می‌تواند برای ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ چرخه خوب باشد.

این گروه پژوهشی با آزمایشات خود، تراکم انرژی بسیار بالایی را برای نمونه ابتدایی باتری به نمایش گذاشتند که حدود شش برابر تراکم انرژی باتری‌های لیتیوم-یون کنونی است.

پژوهشگران باور دارند که این فناوری می‌تواند در سمعک یا کنترل از راه دور به کار برود و در دستگاه‌هایی مانند ماهواره یا حسگر قابل کنترل از راه دور که با انرژی خورشیدی شارژ می‌شوند نیز مورد استفاده‌ قرار بگیرد. دانشمندان برای به کار بردن باتری در تلفن‌های هوشمند و وسایل نقلیه برقی باید مقیاس آن را افزایش دهند و ساختار مناسبی را مهندسی کنند و در حال حاضر، تعداد چرخه‌های ایمن آن را افزایش دهند.

این پژوهش، در مجله “Nature” به چاپ رسید.

انتهای پیام

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.