فناوری ساخت دستگاههای الکترونیکی در یک دهه گذشته با تحول بزرگی همراه بوده و گوشیهای هوشمند، لپتاپها، خودروها و غیره بسیار با آن چیزی که قبلاً میشناختیم متفاوت شدهاند. در این بین، تنها حوزهای که کمترین تحول و پیشرفت را داشته، باتری است! با توجه به پیشرفت قطعات سخت افزاری مختلف و نیاز آنها به مصرف بیشتر انرژی، نیاز به باتریهای پرظرفیتتر با دوام بیشتر بسیار احساس میشود.
اخیراً یک خبر خوب منتشر شده مبنی بر اینکه محققان استرالیایی نوید یک جهش بزرگ در دنیای باتری را دیدهاند که به طور بالقوه میتواند شرایط را برای وسایل نقلیه الکتریکی و گوشیهای هوشمند تغییر دهد. اسم این فناوری جدید هم باتری لیتیوم سولفور (Li-S) است.
باتری لیتیوم سولفور که در دانشگاه موناش در ملبورن ساخته شده، مزایای چشمگیری نسبت به باتریهای سنتی لیتیوم یونی که همه ما میشناسیم، دارند و میتوانند بالاخره یک تغییر واقعی را در این صنعت ایجاد کنند. این فناوری باتری جدید میتواند ظرفیتی پنج برابر بیشتر از باتریهای لیتیوم یون را با نصف هزینه تولید آنها ارائه کند و از همین رو به نظر میرسد همان آب حیاتی است که دنیای فناوری به دنبالش بوده است!
نکته جالب در این فناوری پیشرفت، کاهش مقدار لیتیوم مصرفی و افزایش قابل توجه طول عمر باتری است. اما این فقط افزایش طول عمر نیست که توجه ما را به خود جلب میکند. محققان دانشگاه موناش «آند فویل لیتیومی با پوشش نانومتخلخل پلیمری» را معرفی کردهاند که به عبارت سادهتر، طراحی جدید و جذابی است که هزینه تولید بسیار پایینتری داشته و انرژی بیشتری را در خود جای میدهد.
از نظر تاریخی، باتریهای Li-S همواره یک معضل بزرگ داشتند که از آن با عنوان «شیمی ناخواسته» یاد میشود. هنگامی که آند لیتیوم و کاتدهای سولفور در کنار هم قرار میگرفتند، دندریتها یا ساختارهایی درخت مانند را تولید میکردند که باعث تخریب باتری و الکترولیت میشد. در نتیجه، این باتریها گاهی اوقات پس از 50 چرخه شارژ و دشارژ به طور کامل از کار میافتادند و گاهی اوقات حتی اتصال کوتاه پدید میآمد و ماده الکترولیت قابل اشتعال را به آتش میکشید. درست است که این معضل بسیار خطرناک به نظر میرسد اما توجه داشته باشید که باتریهای لیتیوم یون هم چندان بیخطر نیستند و گهگاه شاهد آتش گرفتن و یا انفجار آنها هستیم.
با این حال، محققان موناش، به رهبری دانشجوی همیشه مشتاق دکترا، دکلن مک نامارا، راهحلی برای این معضل تاریخی ابداع کردهاند. پوشش پلیمری آنها، نازکتر از یک ورق کاغذ و پر از سوراخهای کوچک (قطر کمتر از یک نانومتر) دارد که به عنوان یک محافظ عمل میکند. این سوراخها اجازه میدهد تا یونهای لیتیوم آزادانه پرسه بزنند در حالی که دیگر مواد شیمیایی نمیتوانند از مانع رد شوند. به گفته مک نامارا، این پوشش نه تنها به عنوان یک نگهبان، بلکه به عنوان یک سیستم پشتیبانی عمل میکند و به لیتیوم در جریانهای شارژ و تخلیه آن کمک میکند.
مک نامارا توضیح میدهد:
اگر لیتیوم فلزی را به عنوان یک نوجوان پرانرژی تصور کنید، باتریهای بد این انرژی را هدر میدهند. اما، اگر این انژی به درستی مهار شود، میتواند به تولید دستگاههای ذخیرهسازی انرژی برجستهای منجر شود. این پوشش جدید ما را به تولید باتری کارآمد لیتیوم سولفور نزدیکتر میکند.
پروفسور مایناک ماجومدر در تأیید حرفهای مک نامارا خاطرنشان میکند که این مطالعه طرح جدیدی را برای محافظت از فلز لیتیوم در برابر پوسیدگی سریع، که قبلاً پاشنه آشیل باتریهای Li-S بود، ارائه میدهد. به گفته پروفسور متیو هیل، یکی دیگر از اعضای این اندیشکده، این باتریها میتوانند تحول بزرگ بعدی برای بازاری باشند که تشنه راه حلهای انرژی پیشرفته است. به ویژه با افزایش تقاضا برای وسایل نقلیه الکتریکی، هواپیماها و وسایل الکترونیکی مدرن، این نیاز بسیار پررنگتر هم شده است.
اکنون، در حالی که باتری لیتیوم سولفور در حال حاضر در کانون توجه قرار گرفته، مهم است که به یاد داشته باشید جهان باتریها بسیار وسیع است. در واقع، سایر رقبا نیز برای جایگزینی باتریهای لیتیوم یون تلاش میکنند که از جمله آنها میتوان به فناوری یون روی، یون سدیم، و آهن-هوا اشاره کرد. همه این فناوریها سعی در به چالش کشیدن سلطنت طولانی مدت لیتیوم یون دارند که البته هنوز هیچکدام موفق به این کار نشدهاند و همچنان در اغلب دستگاههای الکترونیکی مصرفی از باتریهای لیتیوم یون استفاده میشود.
