ساخت نوعی باتری با سرعت شارژ ۱۰ برابر باتری لیتیوم‌ یون

ساخت نوعی باتری با سرعت شارژ ۱۰ برابر باتری لیتیوم‌ یون

به‌تازگی محققان روسی نوعی باتری ساخته‌اند که ۱۰ برابر سریع‌تر از باتری‌ لیتیوم ‌یون شارژ می‌شود که باعث صرفه‌جویی در زمان خواهد شد.

باتری‌های لیتیوم ‌یون امروزی در هر وسیله‌ای در اطراف ما از گوشی‌ هوشمند تا لپ‌تاپ‌، هدفون‌، دستگاه‌های بازی و موارد دیگر یافت می‌شوند. این نوع باتری‌ شیمیایی به‌راحتی در دسترس است و روش استفاده و شارژ دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل را به کلی تغییر داده. توسعه‌دهندگان باتری لیتیوم ‌یون، به پاس تلاششان در طراحی و توسعه‌ی باتری‌ قابل شارژ، جایزه‌ی نوبل شیمی ۲۰۱۹ را دریافت کردند؛ اما هنوز این باتری‌ها کاملا بدون ایراد نیستند.

راندمان باتری‌ لیتیوم ‌یون پس از مدتی کاهش می‌یابد و حتی در بعضی موارد، کاستی‌هایی در سلول باتری، باعث گرم ‌شدن زیاد و خطر آتش‌سوزی می‌شود. در زمان وقوع چنین مواردی، امکان انفجار محصول نیز وجود دارد؛ به همین دلیل، شرکت‌ها مجبور به فراخوان فوری برای جلوگیری از وقوع این حوادث می‌شوند.

همان‌طور که می‌دانید، تا شارژ ‌شدن کامل دستگا‌ه‌های مختلف زمان زیادی لازم است و به‌تازگی دانشمندان برای برطرف ‌کردن این مورد، راهکار جدیدی ارائه کرده‌اند. به گزارش Sciencealert، پژوهشگران در روسیه نوعی باتری را ساخته‌اند که می‌تواند ۱۰ برابر سریع‌تر از باتری‌های لیتیوم یون موجود شارژ شود. این فناوری اگر در دستگاه‌های امروزی مورد استفاده قرار بگیرد، باعث صرفه‌جویی زیادی در وقت خواهد شد.

اولگ ‌لوین، محقق الکتروشیمی از دانشگاه سن‌پترزبورگ، می‌گوید:

نسل جدید باتری‌ که با استفاده از یک پلیمر جدید ساخته ‌می‌شود، باعث شارژ شدن سریع دستگاه‌ها در چند‌ ثانیه خواهد شد. طبق آزمایش‌ها انجام‌شده، این نوع باتری‌ حدود ۱۰ برابر سریع‌تر از باتری‌های لیتیوم ‌یون شارژ می‌شود.

شرط لازم برای ساخت باتری‌ جدید، استفاده از نوعی پلیمر ردوکس بر پایه‌ی نیتروکسیل است. این ماده در زمان تخلیه شارژ و در هنگام شارژ‌ شدن به کمک اکسیداسیون برگشت‌پذیر (از دست دادن الکترون) می‌تواند کاهش یا افزایش یابد.

پلیمر ردوکسی که در این باتری‌ها استفاده شده، نوع سنتزشده‌ی نیزالین (نیکل و زالن) است. این ماده یک متاپلیمر حاوی فلز است که زنجیره‌های اتمی نیکل و زالن آن، در نقش سیم‌های مولکولی ظاهر و باعث افزایش رسانایی الکترون می‌شوند که محدودیتی در باتری پلیمری مبتنی بر نیتروکسیل است.

محققان می‌گویند: 

در باتری‌های مبتنی بر نیتروکسیل، تنها مسیر انتقال بار، بارگذاری الکترون‌ بین مراکز ردوکس مجاور است که در مقیاس میکروسکوپی سریع عمل می‌کند. افزون‌ بر این، قابلیت رسانایی مواد بر پایه‌ی نیتروکسیل بسیار کم است.

محققان طی آزمایشی، پلیمرهای مختلف را بررسی کردند؛ اما در نهایت، ساختار نیکل و زالن (نیزالن) و رسانایی این ماده به‌عنوان شاخص اصلی، باعث پایداری و کارآمد بودن آن شد. این ترکیب، علاوه بر پشتیبانی از ظرفیت اکسایش مواد، در یک زمان به‌عنوان جمع‌کننده‌ی بار برای زنجیره‌های نیتروکسیل عمل می‌کند.

طبق تحقیقات انجام‌شده، باتری‌های جدید در دمای پایین نیز به‌خوبی کار می‌کنند؛ اما باتری‌های لیتیوم ‌یون نسبت به دما عملکردی بسیار حساس دارند. البته نیزالین هنوز کامل نیست و در برخی موارد نقایصی دارد.

لوین می‌گوید: «در این مرحله باتری‌های جدید هنوز ۳۰ تا ۴۰ درصد ظرفیت کم‌تر از باتری‌های لیتیوم ‌یون دارند. ما در تلاش هستیم تا علاوه بر کنترل تخلیه‌ی شارژ، ظرفیت باتری را افزایش بدهیم.»

از لحاظ تئوری، باتری‌های مبتنی بر نیتروکسیل باید جریان خازنی کافی ارائه بدهند؛ پس احتمال دارد کمی زمان لازم باشد تا دانشمندان بفهمند چه تغییراتی باید انجام بدهند تا ضمن افزایش ظرفیت باتری، رسانایی مناسبی داشته باشد. علاوه بر موارد گفته‌شده، این باتری‌ها مزایای دیگری نیز دارند.

لوین می‌گوید:

باتری‌های جدید ایمن و بی‌خطر هستند و برخلاف باتری‌های بر پایه‌ی کبالت که باتری‌های لیتیوم ‌یون را شامل می‌شود، خطر انفجار و آتش‌سوزی در دستگاه‌ها وجود ندارد. در این باتری‌ها فلز کم‌تری وجود دارد که همین موضوع باعث می‌شود به محیط زیست آسیب کم‌تری برسد. مقدار نیکل موجود در باتری‌های جدید بسیار کم‌تر از باتری‌ها لیتیوم یونی است.

منبع Sciencealert

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید