به عنوان رشد سریع اتومبیل های برقی و انرژی های تجدید پذیر ، اصلی ترین چالش در افزایش چگالی توان باتری ، ایمنی و دوام آنها باقی مانده است. اما اکنون ، محققان آمریکایی نقطه عطف علمی را به دست آورده اند و یک نوع باتری لیتیوم را ایجاد می کنند که می تواند در چهار برابر ظرفیت باتری های لیتیوم یون فعلی و عملکرد دمای مؤثر در اتاق ، انقلابی در ذخیره انرژی ایجاد کند و نوید آینده ای پرانرژی و ایمن را داشته باشد.
به گزارش Business News ، در سالهای اخیر ، اتومبیل های برقی ، انرژی های تجدید پذیر و ذخیره انرژی به میزان قابل توجهی در حال رشد بوده اند. اما یکی از اصلی ترین چالش ها باقی مانده است: افزایش عمر باتری باتری به همراه حفظ ایمنی و دوام. محققان ایالات متحده اکنون یک نقطه عطف علمی را ارائه داده اند و نوعی باتری لیتیوم هوا را ساخته اند که می تواند تمام معادلات انرژی را تغییر دهد.
یک قدم طولانی به سمت آینده ای پرانرژی و ایمن
محققان انستیتوی فناوری IIT (IIT) و آزمایشگاه ملی آرگون در ایالات متحده موفق به تولید نمونه ای از باتری لیتیوم هوا شده اند که نه تنها در دمای اتاق کار می کند بلکه با بنزین نیز رقابت می کند.
این باتری به طور بالقوه می تواند 5 برابر بیشتر از باتری های لیتیوم یون فعلی صرفه جویی کند. در صورت تجاری سازی ، تغییر اساسی در خودرو ، حمل و نقل ، ذخیره انرژی تجدید پذیر و حتی صنعت فضایی ایجاد می شود.
شکستن یک مانع اساسی: واکنش چهار الکترون
در گذشته ، باتری های لیتیوم فقط قادر به انجام واکنش ها با یک یا دو الکترون بودند که باعث کاهش میزان انرژی ذخیره شده می شد. اما در فناوری جدید ، دانشمندان توانسته اند واکنش شیمیایی چهار الکترون را در دمای اتاق انجام دهند.
این واکنش منجر به تشکیل و تجزیه اکسید لیتیوم (Li₂O) می شود ، که انرژی بسیار بیشتری نسبت به ترکیبات قبلی مانند لیتیوم پراکسید یا سوپراکسید لیتیوم (LIO₂) ذخیره می کند.
قلب فناوری: حالت الکترولیت و کاتالیزور قدرتمند
یکی از نوآوری های مهم این پروژه استفاده از حالت های الکترولیت یکدست و حالت جامد حالت جامد حاوی نانوذرات غنی از لیتیوم است. این نوع الکترولیت نه تنها از آتش سوزی یا نشت (برخلاف الکترولیتهای مایع) جلوگیری می کند ، بلکه واکنشهای شیمیایی پیچیده ای را نیز در باتری تثبیت می کند.
در کنار آن ، یک کاتالیزور خاص به نام اصطلاح فسفید (MO₃P) نیز نقش مهمی در باتری دارد و واکنش انتقال چهار الکترون را تسهیل می کند. این کاتالیزور تضمین می کند که باتری می تواند بیش از 5 چرخه شارژ و تخلیه را بدون افت قابل توجه اداره کند.
آمار عملی و پتانسیل
- چگالی انرژی: 1 وات / کیلوگرم (در مقایسه با 1-2 وات در باتری های لیتیوم یون مشترک)
- تحمل قدرت بیش از 2 چرخه شارژ در دمای اتاق
- پایداری حرارتی و اشتعال در الکترولیت حالت جامد
- استفاده از فناوری تصویربرداری میکروسکوپی برای تأیید موفقیت ساختار مولکولی
این ویژگی ها به باتری جدید اجازه می دهد تا وزن اتومبیل های برقی را کاهش داده و فاصله سفر آنها را به طرز چشمگیری افزایش دهد. همچنین از آن برای ذخیره انرژی در نیروگاه های خورشیدی و باد استفاده می شود.
دنیای انرژی در آستانه تکامل بی سابقه
طبق IE ، فناوری جدید باتری لیتیوم در هوا نه تنها یک دستاورد علمی است ، بلکه نشان دهنده یک پرش انقلابی در ذخیره انرژی تمیز و پایدار است. این دستاورد می تواند کل صنعت انرژی و حمل و نقل را تغییر داده و راه را برای آینده ای کم ، ایمن و قدرتمند هموار کند.
این پروژه با حمایت مالی دولت ایالات متحده ، بنیاد ملی علوم و مؤسساتی مانند بنیاد خروس ، اکنون در مسیر توسعه است. اگر زیرساخت های تولید در مقیاس صنعتی ارائه شود ، ما به زودی شاهد این باتری ها وارد خودروی برقی و سایر تجهیزات الکترونیکی خواهیم شد.
