تولید باتری هایی ایمن تر، ارزان تر و بادوام تر

به گزارش تاسیسات نیوز، باتری های هوا-لیتیوم با فشرده کردن مقدار زیادی انرژی در یک بسته کوچک و سبک کاندیدای امیدبخشی برای باتری های آینده است: با این وجود در وضعیت کنونی، این سلول ها هنوز بسیار پیچیده و ناکارامد بوده و عمر کوتاهی دارند. حال محققان دانشگاه MIT یک طرح سلولی جدید ابداع کرده اند که بر این موانع غلبه کرده و می تواند منجر به باتری های با عملکرد بالا و ارزانی شود که برق هرچیزی از وسایل الکترونیکی شخصی گرفته تا خودروهای برقی را تامین می کند. 

باتری های تجاری معمولاً کامل هستند اما این مساله برای باتری های هوا-لیتیومی صادق نیست چراکه آنها برای انتقال ثابت به و از پیل به اکسیژن نیاز دارند. در فرایند، اکسیژن همچنین حالت ها را از گازی به جامد تغییر می دهد چون برای ذخیره بار با لیتیوم پیوند داده و سپس در زمان تخلیه از حالت جامد به گازی بر می گردد.

 

 

 

 

با این وجود این وضعیت حداقل به سه دلیل ساده نیست. اول اینکه رطوبت و دی اکسید کربن هوای ورودی باید گرفته شود تا به پیل صدمه نزند. دوم اینکه، عدم انطباق بین ولتاژ 3.7 بارگیری و 2.5 ولت تخلیه به این معناست که 32 درصد انرژی به کار رفته در زمان بارگیری تبدیل به گرما می شود. در نهایت، انتقال ثابت بین اشکال گازی و جامد تنش مکانیکی زیادی روی پیل وارد کرده و سبب خرابی زودهنگام آن می شود.

 

 

 

 

در طرح جدید، اکسیژن همیشه داخل پیل و در حالت جامد باقی می ماند. اکسیژن با لیتیوم پیوند می شود تا یک ماده شیشه ای مانند تشکیل دهد. این مولکول ها خود در شبکه ای از اکسید کبالت گرفتار می شوند که آنچه محققان ساختارهای نانولیتیا می نامند و به عنوان کاتالیزور برای واکنش های شیمیایی عمل می کند تشکیل می دهد.

 

 

 

 

این وضعیت اتلاف بار را از 32 درصد تنها تا 8 درصد کاهش داده و نه تنها باتری را کارامدتر می سازد بلکه می تواند به سرعت هم شارژ شود. دانشمندان همچنین عملکرد پایداری را دیدند که ظرفیت آن بعد از 130 چرخه تخلیه/بار کمتر از 2 درصد کم شده بود. کاتد هم بسیار سبک است و محققان معتقدند با کار بیشتر این پیل ها می توانند نسبت به پیل های یون-لیتیوم تجاری موجود، به زودی انرژی بسیار بیشتری به ازای هر وزن و حجم واحد ذخیره کنند.

 

 

 

 

از آنجایی که ماده اولیه از عناصر فلزی با انتقال سبک تر مثل کبالت یا نیکل به جای کاتدهای لیتیوم-یون استفاده می کند، هزینه واقعی به ازای هر کیلووات ساعت می تواند بسیار ارزان تر باشد.

انتهای خبر