باتری های سال 2019
قالیشویی شفقی 24 آذر 1398, 14:04 مقالاتبسیاری از افراد یک جامعه از جمله خودروسازان، تولیدکنندگان لوازم الکترونیکی و همه کسانی که از محیط زیست مراقبت میکنند، به پیشرفت باتریها وابسته هستند. در سال جاری، باتریهای گوناگونی ارائه شدهاند که میتوانند وسایل نقلیه الکتریکی را در ۱۰ دقیقه شارژ کنند، نوعی دیگر از باتریها میتوانند به جذب دی اکسید کربن از هوا بپردازند و خبرها حاکی از آن هستند که قرار است بزرگترین باتری جهان حتی بزرگتر از اندازه کنونی آن شود.
در این گزارش، به معرفی جالبترین باتریهای سال ۲۰۱۹ میپردازیم.
باتریهای لیتیوم- یونی که ابزار متحرک و وسایل نقلیه کنونی را شارژ میکنند، هنگام شارژ کردن در دمای خاصی باقی میمانند. در غیر این صورت، خطر آسیب دیدن ابزار و کاهش طول عمر آن وجود دارد اما اگر بتوان این کار را به صورت ایمن انجام داد، امکان رسیدن به شارژ بیشتر در دمای بالاتر فراهم میشود و ابزار مورد نظر نیز کارآیی بهتری خواهد داشت.
گروهی از پژوهشگران "دانشگاه پنسیلوانیا" (Penn State) در ماه اکتبر، از باتری جدیدی رونمایی کردند که میتواند گرما را جذب کند. این باتری میتواند پیش از رخ دادن اثرات زیانآور دمای بالا، به سرعت خنک شود.
این باتری، از یک ورقه نازک نیکل ساخته شده که به قطب منفی آن متصل است و کمک میکند تا باتری به محض جریان الکترونها در آن، گرم و سپس دوباره به سرعت خنک شود. این روش به پژوهشگران امکان داد تا باتری را در دمای بالا شارژ کنند. پژوهشگران باور دارند که این باتری، کارآیی بسیار بالایی دارد و میتواند یک خودروی الکتریکی را فقط در ۱۰ دقیقه شارژ کند.
شارژ باتری با دیاکسید کربن
پژوهشگران دانشگاه "ام.آی.تی" (MIT) در ماه اکتبر، نوعی باتری را به نمایش گذاشتند که میتواند دیاکسید کربن را از هوای محیط جمعآوری کند. در این باتری، از الکترودهایی استفاده شده که توانایی جذب مولکولهای دیاکسید کربن را برای آن فراهم میکنند. این فرآیند، هنگام شارژ باتری صورت میگیرد و تا زمان پر شدن الکترودها از دیاکسید کربن ادامه پیدا میکند.
باتری با قابلیت چندین بار شارژ
تلاش برای طراحی باتریهای جدید و بهتر، به بررسی عناصر جدید بستگی دارد و یکی از این عناصر که همچنان مورد بررسی دانشمندان قرار دارد، دیاکسید کربن است. تراکم انرژی باتریهای مبتنی بر لیتیوم- کربن دیاکسید، هفت برابر بیش از باتریهای لیتیوم- یونی است اما ابداع یکی از انواع این باتریها که قابلیت چندین بار شارژ را داشته باشد، تاکنون دشوار بوده است.
دانشمندان "دانشگاه ایلینوی در شیکاگو" (UIC) در ماه سپتامبر، راه حل این مشکل را پیدا کردند. آنها برای نخستین بار، یک باتری مبتنی بر لیتیوم- کربن یاکسید ارائه دادند که قابلیت شارژ دوباره به صورت کامل را دارد. در ساخت این باتری، از ورقههای نانو استفاده شده که به همراه یک الکترولیت هیبریدی متشکل از مایع یونی و دیمتیل سولفواکسید، روی یک کاتد قرار گرفتهاند. این گونه ترکیب مواد، از تجمع کربن روی کاتالیزگر پیشگیری میکند و به باتری امکان شارژ دوباره را میدهد.
باتری و سیلیکون
منابع تجدیدپذیری مانند باد یا خوشید میتوانند نیروی قابل توجهی تولید کنند اما ذخیره نیروی آنها برای استفادههای بعدی، به مهارت بالایی نیاز دارد. یک استارتاپ استرالیایی موسوم به "کلایمت چنج تکنولوژیز" (Climate Change Technologies) در ماه آوریل، راه حل جدید و کارآمدی را معرفی کرد که نسبت به دیگر گزینههای استاندارد ذخیره نیرو، موثرتر است. این استارتاپ، نخستین باتری حرارتی جهان موسوم به "تد" (TED) را ارائه داد. این باتری می تواند از هر منبع الکتریسیتهای تغذیه شود و از الکتریسیته برای ذوب کردن سیلیکون داخل یک محفظه عایق استفاده کند.
یکی از پیشرفتهای بزرگ این سیستم، این است که سیلیکون مانند لیتیوم، از بین نمیرود. این استارتاپ در آزمایشهای صورت گرفته روی تد نشان داد که این باتری، هیچ نشانهای از آسیبپذیری ندارد و حتی انتظار میرود که طول عمر آن، تا ۲۰ سال یا بیشتر باشد.
افزایش تراکم انرژی در باتری
باتریهای لیتیوم- یونی میتوانند هنگام حضور کاربر در بیرون از خانه، انرژی کافی را برای روشن نگه داشتن تلفن همراه یا لپتاپ تامین کنند اما هنگام سفر همیشه با محدودیتهایی رو به رو هستند. دلیل محدودیت این است که تراکم انرژی باتریها در خودرو یا هواپیما، با توجه به منابع قدیمی سوخت ارائه شده است.
پژوهشگران "دانشگاه دیکن" (Deakin University) استرالیا در ماه گذشته، از باتری جدیدی رونمایی کردند که میتواند این مشکل را برطرف کند. این باتری، از پلیمرهای تجاری ساخته شده که در دسترس قرار دارند و میتواند نخستین نمونه واضح و کارآمد انتقال لیتیوم- یون را به نمایش بگذارد.
بزرگ و بزرگتر شو!
شرکت "تسلا" (Tesla) در سال ۲۰۱۷، قراردادی را امضا کرد که قرار شد طی آن، بزرگترین باتری لیتیوم- یون را ارائه دهد و تاکید کرد این باتری که در استرالیای جنوبی ساخته میشود، با ظرفیت ۱۰۰ مگاوات و خروجی تا ۱۲۹ مگاوات بر ساعت، بزرگترین منبع ذخیرهسازی باتری لیتیوم- یونی در جهان خواهد بود.