توسعه‌ نوع جدیدی از باتری با امکان شارژ بسیار سریع

دانشمندان دانشگاه فلوریدای مرکزی (UCF)، نمونه‌ای آزمایشی از یک باتری ابرخازنی ساخته‌اند که حتی بعد از ۳۰ هزار بار شارژ کیفیت خود را حفظ می‌کند. نتیجه‌ی تحقیق آنها می‌تواند به تولید باتری‌هایی با ظرفیت‌ بسیار بالا و شارژ فوق سریع منجر شود؛ باتری‌هایی که تا ۲۰ برابرِ باتری‌های معمولی یون لیتیوم، انرژی ذخیره می‌کنند. دانشیار پست‌دکترا، از دانشگاه فلوریدای مرکزی، نیتین چوداری (Nitin Choudhari) در مورد این باتری‌ها می‌گوید:

شما می‌توانید گوشی هوشمند خود را در عرض چند ثانیه شارژ کنید و به مدت یک هفته نیازی به شارژ دوباره‌ی آن نداشته باشید.

ابرخازن‌ها بسیار سریع شارژ می‌شوند و چرا که الکتریسیته را به صورت استاتیک در سطح مواد ذخیره می‌کنند. این در حالی است که ذخیره‌ شدن الکتریسیته در باتری‌ توسط واکنش‌های شیمیایی صورت می‌پذیرد. برای انجام این کار، به صفحه‌ای دوبعدی (دارای ضخامت بسیار کم) نیاز است تا بتواند تعداد زیادی الکترون را نگه دارد. در مطالعات انجام‌شده توسط هنریک فیسکر (Henrik Fisker) از دانشگاه کالیفرنیا (UCLA) از صفحات گرافنی دوبعدی استفاده شده است.

یئون‌وونگ اریک جونگ (Yeonwoong Eric Jung) از UCF معتقد است در‌آمیختن گرافن با مواد دیگر در ابرخازن‌ها، بسیار چالش‌بر‌انگیز است. به همین دلیل  جونگ و تیم او تصمیم گرفتند صفحات فلزی دو‌بعدی (TMD) با ضخامت چند اتم را به دور نانوسیم‌های ابررسانای یک‌بعدی بپیچند، به این ترتیب الکترون‌ها به‌سرعت می‌توانند از هسته به پوسته منتقل شوند. نتیجه‌ی این امر تولید ماده‌ای بود که به‌سرعت شارژ می‌شود و چگالی انرژی و الکتریکی بالایی دارد و در ضمن ساخت آن نیز آسان است. جونگ در این مورد می‌گوید:

ما ترکیب شیمیایی ساده‌ای توسعه دادیم و توانستیم مواد موجود را با مواد دوبعدی تجمیع کنیم.

این مطالعه در مراحل اولیه خود قرار دارد و هنوز تا رسیدن آن به مرحله‌ی تجاری‌سازی زمان زیادی مانده است، اما آینده بسیار خوب به نظر می‌رسد. چوداری می‌گوید:

برای ابزار الکترونیکی کوچک، ماده‌ای که ما ساخته‌ایم از نمونه‌های مرسوم در دنیا، هم از لحاظ چگالی انرژی و الکتریکی و هم از لحاظ پایداری چرخه‌ای (یعنی تعداد چرخه‌های شارژ و دشارژی که می‌تواند بدون افت محسوس کیفیت تکمیل کند) بهتر عمل می‌کند.

جونگ این تحقیق را «اثبات مفهوم» می‌نامد. اکنون تیم در تلاش است تا اختراع خود را ثبت کند. با این‌که این تحقیق نیز مانند بسیاری مطالعات دیگر در مورد باتری‌ها ممکن است به جایی نرسد، اما ارزش این را دارد که توجهات را به تحقیقات جدید روی ابرخازن‌ها معطوف کند. این ماده اگر به مرحله‌ی تجاری‌سازی برسد، می‌تواند زمینه‌ی ساخت خودرو‌های الکتریکی با برد زیاد را فراهم کند؛ خودروهایی که به جای ساعت‌ها می‌توانند تنها در عرض چند دقیقه شارژ شوند. همچنین به ساخت گوشی‌های هوشمندی که شارژ زیادی نگه می‌دارند و البته قابل‌انفجار نیستند، بیش از پیش نزدیک خواهیم شد. چنین اتفاقی می‌تواند باعث توسعه‌ی روش‌هایی برای ذخیره‌ی انرژی در شبکه یا خانه شود و به‌تبع آن، وابستگی ما به انرژی‌ فسیلی کاهش یابد.