احتمال جایگزینی باتری های سدیم-هوا با باتری های لیتیوم-هوا در آینده

تحولی به رهبری باتری های سودیومی که مدت‌ها است در انتظار قدرت نمایی و ورود به مرحله ساخت و تولید هستند. برای شروع باتری های (AA) و (AAA) استاندارد را در مقایسه با باتری‌های لیتیوم یون در نظر بگیرید. باتری های لیتیومی را می‌توان در اغلب ابزارهای مشاهده کرد. آن‌ها برای چندین هزار بار قابل شارژ هستند و دست کم در میانه یک تماس تلفنی مهم شما را نا امید نمی‌کنند گذشته از این تلفن‌های هوشمند و تبلت هایمان دارای عمر مفید قابل قبولی هستند و گاهی اوقات بیش از انچه که شما تصور می کنید برایتان کار خواهند کرد.

به طور مثال شما می توانید با یک ایفون 5 در حدود 8 ساعت بر روی شبکه ی LTE یا 3G وب گردی کنید یا مکالمه صوتی داشته باشید.همچنین با یک شارژ کامل می توانید از 10 ساعت پخش ویدیوی اچ دی لذت برده یا بریا 40 ساعت به موسیقی های مورد علاقه تان گوش فرا دهید.

اما وقتی شما همزمان از تمامی ویژگی‌های تلفن همراه خود استفاده کنید (همانطور که بسیاری از ماکاربران اغلب در مسافرت های طولانی با این امر مواجه می شویم) عمر باتری تلفن‌مان چندان رضایت بخش نخواهد بود. به این دلیل که باتری‌های (لیتیوم-یون) توان مورد نیاز خود را از فعل و انفعالات شیمیایی تامین می کنند و دارای محدودیت‌های خاصی هستند. به این معنا که تلفن ما توان بیش تری از انچه که باتری قادر به تولید ان است طلب می‌کند و در چنین وضعیتی باتری پاسخگوی نیاز و مصرف دستگاه نخواهد بود و کاربر با افت شدید میزان انرژی ذخیره شده مواجه خواهد شد.

به طور کلی برای اینکه یک باتری شروع به کار کند نیاز به مبادله و جا به جایی الکترون میان دو قطب یا محور الکتریکی در باتری دارد. زیرا با این حرکت نوعی از انرژی قابل بهره برداری تولید می شود که در اصطلاح فیزیک انرژی الکتریکی نامیده می شود.

به طور کلی وزن مواد اولیه برای ساخت یک باتری، عامل بسیار مهمی در طراحی آن به شمار می رود و بطبع با استفاده از مواد اولیه سنگین‌تر ما یک ابزار سنگین و غیر قابل حمل خواهیم داشت که قطعا مخاطب چندانی را جذب خود نخواهد کرد. دانشمندان در طی تحقیقات خود به راهی مناسبی برای حل این مشکل دست یافته‌اند که وان اکسیداسیون (یا اکسایش) نام دارد که قطعا برای بسیاری از شما تداعی گر خاطرات سال های دبیرستان می‌باشد.

از آنجا که اکسیژن بسیار ترکیب پذیر است شما به هیچ ماده‌ی دیگری به عنوان کاتالیزور نیاز نخواهید داشت و این خود به سبک‌تر شدن باتری کمک خواهد کرد. این گونه جدید از باتری که به جای استفاده از پسوند (یون) از پسوند (ایر) بهره می برد بدون شک نسل جدیدی از تکنولوزی باتری سازی خواهد بود که درهای بسیاری را بر روی تولید کنندگان دستگاه‌های قابل حمل هوشمند خواهد گشود.

دانشمندان معتقد هستند که به دلیل این ساختار جدید و عدم نیاز به کاتالیزورهای سنگین و پر دردسر می توان امکان تولید انرژی بیشتری را از ان داشت. به گونه ای که در مقایسه با باتری های لیتیوم (یون) با ظرفیت 200 وات بر کیلو گرم-باتری های لیتیوم (ایر) دارای ظرفیتی بالغ بر 3460 وات ساعت بر کیلو گرم هستند.

متاسفانه به دلیل ساختار شیمیایی پیچیده این نوع باتری دانشمندان تحقیقات بسیار رویکرد تازه‌ای را مد نظر قرار داده‌اند و آن تولید باتری هایسودیم-ایر است. ظرفیت باتری‌های سودیم ایر بسیار پایین تر از باتری‌های لیتیوم ایر و در حد 1600 وات ساعت بر کیلو گرم می باشد. اما باز هم بالاتر از باتری‌های لیتیوم-یون قرار می‌گیرد و فرایند ساخت آن نیز از باتری‌های لیتیوم-ایر ساده‌تر است.

طرز کار باتری های سدیم-یون به این صورت است که در انتها، یک الکترود از جنس سدیم قرار می‌گیرد که بر روی آن یک الکترولیت مثل ساندویچ زیر یک الکترود کربنی پیچیده می‌شود تا اکسیژن بتواند به راحتی در میان این لایه‌ها به حرکت درآید و عمل انتقال انرژی صورت پذیرد.

در چنین شرایطی الکترون ها در همه جای باتری به حرکت در می ایند، فلز یونیده شده در الکترولیت حل شده و پس از عبور از الکترود کربنی به اکسیزن بر خورد می‌کند.

البته تمامی گفته های فوق فعلا در حد تحقیقات و نمونه های آزمایشی بوده و بطبع تا کنون هیچ نمونه تجاری ای به مرحله تولید نرسیده است. اما مطمعنا باید در آینده‌ای نزدیک در انتظار ورود نسل جدیدی از باتری‌ها باشیم که نه تنها شارژدهی بسیار بالاتری را ارائه می‌دهند بلکه در زمان کمتری نیز شارژ می‌شوند محققان در ابتدا ادعا می‌کردند که باتری‌های لیتیوم ایر چگالی بیشتری نسبت به باتری‌های سودیم ایری دارند اما پس از انجام آزمایشات مربوطه در عمل ثابت شد که چگالی باتری‌های سودیم ایر به مراتب بیش‌تر از باتری های لیتیوم-ایر است.

در حال حاضر-هر باتری سیدیم ایر تنها 8 بار قابل استفاده است و پس از آن عملا نابود و غیر قابل استفاده می شود. اما خبر خوب آن است که محققان علت این امر را دریافته اند و نوید باتری‌هایی با ظرفیت بسیار بالا را داده‌اند که حداقل تا چند روزی گذر شما را به اداپتور شارژ و پریز برق نخواهند انداخت.