از آن‌جایی که باتری‌ها، نقش اساسی در اکثر وسایل زندگی ما همچون ساعت، گوشی موبایل، لپ‌تاپ، ماشین‌های برقی و غیره ایفا می‌کنند، هر ساله استفاده از باتری‌ها به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد؛ از این‌رو، محققان روزبه‌روز به دنبال روش‌هایی برای ساخت باتری‌های بهینه‌تر و با کیفیت بالاتر بوده، به طوری که این باتری‌ها بتوانند ظرفیت و طول عمر بیشتری داشته باشند و استفاده از آن‌ها ایمن‌تر باشد. بنابراین، در ادامه سعی داریم تکنولوژی باتری‌های جدیدی که ساخت و عرضه آن‌ها، آینده را تحت تأثیر قرار می‌دهند، بررسی کنیم.
معرفی پنج تکنولوژی باتری‌های جدید
خوشبختانه، جدیدترین تکنولوژی باتری‌ها در سال جدید با نگاه کاهش هزینه‌ها و افزایش ظرفیت باتری‌ها همراه بوده که در ادامه به معرفی پنج مورد رایج آن می‌پردازیم.
- باتری‌های لیتیوم تنگستن NanoBolt
محققان شرکت N1 Technologies، با کار کردن بر روی مواد آند باتری، لایه‌های نانولوله‌های تنگستن و کربنی را اضافه کردند که به زیر لایه آند مسی وصل شده و یک ساختار شبکه‌ای را در داخل باتری ایجاد می‌کنند که با راندمان بالایی کار می‌کند. تکنولوژی باتری های جدید لیتیوم تنگستن، با ساختار لایه‌ای که دارند، سطح بیشتری را برای انتقال یون ارائه می‌دهند؛ این امر باعث می‌شود تا باتری‌ها در طول چرخه‌های شارژ و دشارژ، بتوانند سریع‌تر شارژ شوند و همچنین انرژی و شارژ بیشتری نسبت به باتری‌های دیگر ذخیره کنند. این فناوری، قطعاً برای آینده سودمند خواهد بود؛ چراکه نانولوله‌های چندلایه را می‌توان در هر اندازه که نیاز است برش داد.
- باتری‌های اکسید روی-منگنز
تیمی مستقر در آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام DOE، با بررسی‌هایی که بر روی باتری اکسید روی-منگنز انجام دادند، متوجه یک واکنش تبدیل شیمیایی غیرمنتظره در باتری شدند. این گروه از محققان، با مشاهده واکنش صورت گرفته، به این نتیجه رسیدند که اگر بتوانند این فرآیند تبدیل شیمیایی را کنترل کنند، می‌توانند ظرفیت انرژی را بدون افزایش هزینه، در باتری‌های معمولی افزایش دهند. همین امر باعث می‌شود، تکنولوژی باتری اکسید روی- منگنز به عنوان جایگزین احتمالی باتری‌های لیتیوم یونی و سرب اسیدی در نظر گرفته شود.
این نسل جدید باتری، در حال حاضر در بازار موجود است. استفاده از آن بسیار آسان و ایمن‌تر بوده و به ویژه برای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ جهت پشتیبانی از شبکه‌های برق، بهترین کارایی را خواهد داشت.
- باتری‌های الکترولیت ارگانوسیلیک
باتری‌های الکترولیت ارگانوسیلیک، نسخه بهبودیافته باتری‌های لیتیوم یونی‌اند؛ چراکه باتری‌های لیتیوم یونی، خطر آتش گرفتن یا انفجار الکترولیت را به همراه دارند و به این دلیل، استفاده از آن‌ها، خیلی ایمن نیست.
در این راستا، دو استاد شیمی به نام‌های رابرت همرز (Robert Hamers) و رابرت وست (Robert West)، در جستجوی چیزی امن‌تر از حلال‌های مبتنی بر کربنات در باتری‌های لیتیوم یونی بودند؛ از این جهت، حلال‌های مایع مبتنی بر سیلیس ارگانیک (OS) را توسعه دادند.
این حلال الکترولیت ارگانوسیلیکون، عناصر درگیر در انتقال الکترون و یون درون باتری را تثبیت می‌کند که یک گزینه کارآمد و ایمن برای استفاده است. همچنین ممکن است به طور مؤثر در باتری‌های الکترولیت حالت جامد نیز استفاده شود و مزیت‌های این باتری را افزایش دهد.
از طرفی، الکترولیت‌های به دست آمده را می‌توان در سطح مولکولی برای مصارف صنعتی، نظامی و باتری‌های لیتیوم یونی مورد استفاده قرار داد.
- باتری‌های الکترولیت ژل نانوسیم طلا
محققان دانشگاه کالیفرنیا نیز، در جستجوی الکترولیت بهتر برای باتری‌های لیتیوم یونی، شروع به انجام آزمایش بر روی ژل‌هایی کردند که به اندازه مایعات، قابل احتراق نبودند. این محققان سعی کردند، نانوسیم‌های طلا که بسیار نازک بودند را ابتدا با دی‌اکسید منگنز و سپس با الکترولیت ژل بپوشانند؛ به این صورت فناوری را توسعه دادند که به طور بالقوه می‌توانست شارژ باتری‌ها را به صورت ابدی نگه دارد.
این محققان، با شارژ کردن الکترود حاصل، متوجه شدند که این الکترود، 200 هزار چرخه شارژ را بدون افت توان یا ظرفیت باتری انجام داده است که قابل مقایسه با 6000 چرخه در یک باتری معمولی نیست.
- باتری‌های سلولی رشته‌ای TankTwo
یکی از مشکلاتی که در تکنولوژی باتری وسایل نقلیه الکتریکی وجود داشت، فرآیند شارژ شدن آهسته آن بود؛ بنابراین شرکت TankTwo با مدولار کردن باتری این خودروهای الکتریکی و ارائه باتری سلولی رشته‌ای (String Cell)، در جستجوی راهی برای تبدیل شدن این فرایند شارژ باتری از ساعت‌ها به دقیقه بود.
در سیستم TankTwo، بسته باتری یک وسیله نقلیه با چندین هزار “سلول رشته‌ای کوچک و هوشمند” جایگزین می‌شود؛ به این صورت که نوعی دستگاه مکش، سلول‌های مصرف‌شده را از مخزن بیرون می‌کشد و آن را مجدد با سلول‌های شارژ شده پر می‌کند؛ به طوری که تعویض تمام سلول‌های رشته‌ای، کمتر از 3 دقیقه طول می‌کشد.
همان‌طور که ملاحظه کردید، تکنولوژی باتری‌های جدید، پتانسیل این را دارند که به طور قابل توجهی، هزینه‌های ذخیره‌سازی انرژی را کاهش دهند و با ظرفیت‌های چندین برابر باتری‌های معمولی با قیمت‌های ارزان‌تر عرضه شوند.
با این حال، به نظر می‌رسد، این تکنولوژی‌ها همچنان در حال توسعه‌اند؛ بنابراین می‌توانیم آینده بهتری را برای نزدیک‌تر شدن به باتری‌هایی که دیگر نیاز به تعویض ندارند، متصور شویم.
