محققان در حال توسعه نسل جدید باتری‌ با روش‌های نوین مهندسی هستند

براساس تحقیقات جدید انجام‌شده توسط محققان، توسعه‌ی باتری‌های لیتیوم فلزی ایمن‌تر با فناوری شارژ سریع‌ امکان‌پذیر می‌شود. براساس تحقیقات انجام‌شده در Penn State، که اخیرا در نشریه‌ی Nature Energy نیز منتشر شده است،  توسعه‌ی باتری‌های لیتیوم فلزی با طول عمر بیشتر، ایمنی بالاتر و همچنین بهره بردن از فناوری شارژ سریع امکان‌پذیر می‌شود. 

محققان این دانشگاه موفق شدند با استفاده از نوعی اسفنج پلیمری سه‌بعدی که اتصالات شیمیایی را با صفحات فلزی آند باتری برقرار می‌کند، باتری‌های نسل جدیدی به‌مراتب ایمن‌تر و با طول عمر بیشتر توسعه دهند. دونگای ونگ، استاد مهندسی مکانیک و پژوهشگر اصلی این پروژه گفت:

این پروژه قصد دارد نسل بعدی باتری‌های فلزی را توسعه دهد. دهه‌ها است که باتری‌های فلزی لیتیومی در بازار عرضه می‌شوند، اما مشکلات بسیاری در مسیر توسعه‌ی آنها وجود دارد. 

با توجه توسعه‌ی فناوری‌های جدید مورد نیاز در برخی دستگاه‌‌ها، همچون فناوری شارژ سریع در خودروهای الکتریکی، باتری‌های لیتیوم-یونی (Li) پتانسیل لازم برای توسعه را ندارند و نسبت به چنین تغییراتی آسیب‌پذیر هستند. تغییر شکل قسمت سوزنی‌شکل باتری، باعث کاهش طول عمری آن می‌شود و همچنین امکان بروز مشکلاتی در حوزه‌ی ایمنی باتری از جمله آتش‌سوزی و انفجار را بالا می‌برد.

ونگ در ادامه‌ی صحبت‌های خود توضیح داد:

درنظر داشتیم از پلیمر به‌‌جای قسمت فلزی لیتیومی استفاده کنیم. ماده پلیمری همانند اسفنجی متخلخل عمل می‌کند که نه تنها منجر به تسریع انتقال یون‌ها می‌شود، بلکه از زوال آنها هم جلوگیری می‌کند. در نتیجه، صفحات فلزی باتری حتی در دماهای پایین و شرایط استفاده از فناوری شارژ سریع، آسیب نخواهند دید.  

ونگ، عضو هیئت علمی موسسه‌ی EESI در ایالت پنسیلوانیا و عضو مرکز تحقیقاتی BEST، یکی از موسسات تحقیقاتی مهم در زمینه‌ی‌ ذخیره‌ی انرژی است. یکی از مولفه‌های مهمی که در این تحقیق مورد توجه قرار دارد این است که محققان رشته‌های مختلف از دو مرکز تحقیقاتی برجسته‌ی EESI و BEST گرد هم آمده‌اند تا به در این پروژه حضور فعالی داشته باشند. ونگ در ادامه‌ی صحبت‌های خود توضیح داد:

همکاری محققان هر دو موسسه‌ی تحقیقاتی، نقش به‌سزایی در پیشبرد این پروژه داشته است و به ما اجازه می‌دهد تا بتوانیم جنبه‌های مختلف طرح توسعه‌‌ای خود را اعم از مشکلات مربوط به علم مواد، مهندسی شیمی، شیمی و دیدگاه های مهندسی مکانیک مورد بررسی قرار دهیم. 

در این کار پروژه، گروه Long-Qing Chen در دپارتمان مهندسی و علم مواد، امور مربوط به مدل‌سازی پروژه را به‌منظور درک بهتری از توسعه‌ی آند فلزی لیتیوم برعهده داشتند. براساس نظر محققان، کاربرد عملی این کار، می‌تواند منجر به تولید باتری‌هایی قدرتمندتر، ایمن‌تر و با طول عمر بیشتری شود. ونگ گفت:

رویکرد جدید برای توسعه‌ی باتری، می‌تواند منجر به تولید باتری‌هایی برای خودروهای الکتریکی شود که بعد از طی صدها کیلومتر، کاربر نیازی به شارژ باتری ندارد. این فناوری منجر به افزایش طول عمر باتری گوشی‌های هوشمند نیز می‌شود. 

این تیم تحقیقاتی با نگاهی به آینده، قصد دارد سلول‌های باتری با فرمت بزرگ‌تری را توسعه دهد تا مزایا و قابلیت‌های نسل جدید باتری‌های خود را بیشتر به‌نمایش بگذارد. وانگ گفت:

قصد داریم در توسعه‌ی نسل جدید باتری‌، به تلاش خود ادامه بدهیم و با چنین رویکردی انتظار می‌رود بتوانیم طول عمر باتری‌های لیتیومی را دو برابر کنیم.