نسل جدید باتری شارژ در یک دقیقه از رویا تا واقعیت
نسل جدید باتری شارژ در یک دقیقه از رویا تا واقعیت
نسل جدید باتری شارژ در یک دقیقه از رویا تا واقعیت
نسل جدید باتری شارژ در یک دقیقه از رویا تا واقعیت که در زمینه ذخیره انرژی در سال های آینده چه اتفاقاتی رخ می دهد؟با هیچ موبایل همراه باشید.
امروزه، با پیشرفت سریع تکنولوژی نیاز جهان به منابع تولید انرژی افزایش یافته است.
با افزایش آلودگی های زیست محیطی، تمرکز دانشمندان
بر تولید انرژی های تمیز که به محیط زیست آسیب نرسانند افزایش پیدا کرده است.
بشر در حال حاضر با استفاده از باتری های لیتیوم-یون که آلودگی زیست محیطی کمتری دارند،
انرژی الکتریکی مورد نیاز خود را ذخیره می کنند.
اما سوال اینجاست، در زمینه ذخیره انرژی در سال های آینده چه اتفاقاتی رخ می دهد؟
بیایید با برخی از اصول اولیه باتری شروع کنیم.
هر پک باتری از یک یا چند سلول تشکیل شده است.
هر سلول خود از الکترود مثبت (کاتد)، الکترود منفی (آند) و یک الکترولیت تشکیل شده است.
الکترولیت هم به صورت مایع و هم جامد وجود دارد و بین دو الکترود قرار می گیرد.
الکترولیت سبب جا به جایی آسان یون های لیتیوم می شود.
استفاده از مواد شیمیایی مختلف در کاتد، آند و الکترولیت، سبب تغییر رفتار باتری ها می شود؛
به طور مثال، باتری چه میزان انرژی می تواند ذخیره کند؟
باتری چه میزان انرژی در اختیار مصرف کننده قرار می دهد؟
باتری چند بار می تواند شارژ و دشارژ شود (چرخه سالخوردگی باتری)؟
شرکت های بزرگ تولید باتری، همواره در حال آزمایش
برای یافتن مواد شیمیایی ارزان تر، متراکم تر، سبک تر که دارای چگالی انرژی بیشتر باشد، هستند.
نسل جدید باتریها، شارژ در یک دقیقه!
پژوهشگران دانشگاه استنفورد باتری‌‌هایی از جنس آلومینیوم ساختند که در ۶۰ ثانیه شارژ می‌‌شوند.
انتظار میرود این باتریها انقلابی در صنعت دستگاههای الکتریکی ایجاد کنند و جایگزین باتریهای فعلی شوند.
به گزارش گاردین، باتری آلومینیومی اولین باتری فلزی است،
این نوع فلز معمولا در بدنه هواپیما و خودرو به‌کار میرود.
این باتری دارای قابلیت شارژ سریع و عمر طولانی است.
ضعف باتریهای آلومینیومی قبلی عمر کوتاه باتری بود که تقریبا پس از ۱۰۰ بار شارژ و دشارژ شدن خراب می‌شد.
باتریهای آلومینیومی جدید دانشگاه استنفورد می‌‌توانند
حدود ۷هزار و۵۰۰ بار شارژ شود.
این در حالی است که باتریهای لیتیومی که اکنون در گوشیهای هوشمند،
کامپیوترهای شخصی و ماشینهای برقی استفاده میشود تنها قابلیت هزار بار شارژ کردن را دارند.
باتری آلومینیومی جدید تنها نصف باتری لیتیومی ولتاژ تولید میکند.
بنابراین این باتریها فاصله زیادی با عرضه عمومی دارند.
این باتری انعطاف‌پذیر است.
می‌توان آن را خم یا حتی تا کرد؛
بنابراین می‌توان از این باتری در گوشیهای انعطاف‌پذیر یا بند ساعت‌های هوشمند استفاده کرد.
مینگ‌گونگ یکی از سرپرستان این پژوهش می‌‌گوید:
«بهبود مواد کاتدی در نهایت به افزایش ولتاژ و تراکم انرژی می‌انجامد.
این باتری دارای تمام ایده‌آل‌های یک باتری خوب شامل الکترود ارزان، امنیت، سرعت بالای شارژ، انعطاف و دوام طولانی است».
تکنولوژی باتری آلومینیومی تنها یک راه برای حل بحران عمر کوتاه باتریهای فعلی نیست
بلکه موضوع اصلی عقب نگه داشتن دستگاههای الکترونیکی کنونی است.
باتری های مبتنی بر نانولوله
با توجه به تغییرات جزئی که می‌توان در باتریهای شیمیایی لیتیومی انجام داد،
فناوری این باتریها جای کافی برای پیشرفت ندارد
اما تنها با یک تغییر در الکترودهای این باتری که با فناوری نانو ساخته شدهاند،
می‌توان جانی دوباره به باتری لیتیومی بخشید.
محققان با استفاده از نانولوله، الکترودهایی ساختند
که به‌طور چشمگیری میزان سرعت شارژ کردن باتری را تا میزان ۷۰ درصد در ۲ دقیقه افزایش می‌دهد.
برخی از دانشمندان در باتریهای جدید به جای گرافیت از سیلیکون استفاده کرده‌‌اند.
تیم تحقیقاتی دانشگاه سنگاپور با استفاده از دی اکسید تیتانیوم نانولوله‌ای اختراع کردند که تا ۲ سال آینده روانه بازار خواهد شد.
نقاط قوت: شارژ سریع و بازدهی بیشتر شارژ
نقاط ضعف: تراکم انرژی مشابه با باتریهای فعلی به معنای دوام مشابه با آنها نیز هست.
باتری های مبتنی بر سولفور
پژوهشگران تحقیقاتی را در جهت دوام بیشتر باتریهای شیمیایی با مواد مختلف شیمیایی
در سایز باتریهای قبلی انجام دادند که یکی نامزدهای اصلی باتری مبتنی بر سولفور (گوگرد) است.
باتری لیتیوم-سولفور در هر گرم ۵ برابر بیشتر از باتریهای فعلی لیتیومی انرژی ذخیره میکند.
وقتی که این باتری در دسترس عموم قرار بگیرد، دو برابر بیشتر از باتریهای کنونی تراکم انرژی خواهد داشت
اما تغییری در دوام شارژ برای وسیله‌‌های الکترونیکی نخواهد داشت.
در ۲۰ سال اخیر تکنولوژی به‌صورت پیوسته در حال پیشرفت بوده است
و در نهایت یکی از کارخانه‌های تولیدکننده خودرو تا سال ۲۰۱۶ خودروهایی با باتری لیتیوم-سولفور روانه بازار خواهد کرد
اما این باتریها مخصوص خودرو طراحی شدهاند.
و ما سال‌ها با ارائه باتری لیتیوم-سولفور برای گوشی هوشمند فاصله داریم.
نقاط مثبت: حداقل عمر باتری را دو برابر میکند
نقاط ضعف: بازدهی کم شارژ، شیمی ناپایدار و تعداد شارژ کردن مشابه باتریهای فعلی
مشکلات باتری لیتیوم گوگرد
با این حال ، باتری های لیتیوم گوگرد ممکن است با مشکلات خاصی مانند باتری های یون لیتیوم روبرو شوند.
اکسیدهای فلزی موجود در باتری های لیتیوم یون به طور معمول نیکل، کبالت یا منگنز است که هم گران هستند
و در حال تمام شدن نیز هستند.
آنها همچنین دارای مشکلات خاص دیگری نیز هستند
که بیشتر جنبه ی اخلاقی دارد: به عنوان مثال بخش قابل توجهی از کبالت
موجود در این باتری ها توسط کودکان معدنچی در جمهوری دموکراتیک کنگو تأمین می شود.
باتری های فلزی-هوایی
در این نوع باتریها اکسیژن موجود در هوا جایگزین کاتد،
که در باتریهای لیتیومی به‌طور معمول گرافیت است، میشود.
با این کار وزن باتری سبک‌‌تر شده و کاتد باتری به‌صورت رایگان با هوا تامین میشود.
وزن سبک باتری به معنی تراکم انرژی بیشتر است
که دانشمندان ادعا می‌‌کنند مشابه با بنزین است، باتریهای فلزی-هوایی طول عمر بیشتری دارند
که برای خودروهای برقی مناسب خواهد بود.
کمپانی تسلا برای تکمیل کردن باتریهای فلزی-هوایی
و استفاده از این نوع باتری برای ماشینهای تولیدی خود دارای حق انحصاری است.
در یک تست خودروی سیتروئن کلاس C۱ این کمپانی
مجهز به تکنولوژی باتری فلزی-هوایی با یک بار شارژ ۱۸۰۰ کیلومتر بر ساعت سرعت داشت.
اما مشکلاتی نیز وجود دارد از جمله شارژ کردن و بازدهی پایین شارژ مجدد این باتریها
که مانع از استفاده گسترده از این تکنولوژی شده است.
نقاط قوت: تراکم انرژی بسیار بالا که به معنی عمر بالای باتری است.
نقاط ضعف: بازدهی پایین شارژ مجدد و سخت بودن شارژ کردن دوباره باتریهای جامد
در باتریهای جامد، الکترولیت مایع حذف شده است
و انتقال یون بین الکترولیت و ژنراتور الکتریکی انجام می‌گیرد
که باعث تراکم انرژی بیشتر در باتری میشود.
سازندگان باتری Sakti۳ که اخیرا روانه بازار شده، ادعا دارند که این باتری تا دو برابر بیشتر انرژی ذخیره میکند
اما عمر باتری مانند باتریهای لیتیومی فعلی است.
نقاط قوت: دو برابر ذخیره انرژی بیشتر، بی‌خطر، قابل تولید در اندازه و اشکال مختلف، خطر کمتر برای محیط زیست
ابرخازن‌ها
خازن در انواع مختلف تکنولوژی استفاده میشود، اما بیشتر در دستگاه‌‌هایی استفاده میشود
که به مقدار زیاد برق در فضایی کوچک نیاز دارند مانند فلش یا بلندگوی خودرو.
چند ثانیه طول میکشد تا این خازن‌‌ها شارژ شوند و بعد به آرامی انرژی ذخیره شده مصرف میشود.
یک ابرخازن شبیه یک خازن معمولی کار میکند، چند ثانیه طول میکشد تا شارژ شوند
و بعد به آرامی انرژی ذخیره شده را آزاد می‌‌کنند درست مثل یک باتری.
پژوهش‌های اخیر با استفاده از گرافین ابرخازن‌‌‌هایی ساختند که تنها در ۱۶ ثانیه شارژ می‌‌شوند.
همچنین این ابرخازن بیش از ۱۰ هزار بار شارژ میشود.
اما بهترین ابرخازن‌ها نیز به همان اندازه‌‌ای که تراکم انرژی دارند که باتریهای لیتیومی فعلی دارند.
نقاط قوت: شارژ فوری، بازدهی بالای شارژ و دارای پتانسیل کافی
که به‌عنوان دومین منبع تامین برق در ماشینهای برقی مورد استفاده قرار بگیرد.
نقاط ضعف: تراکم انرژی کم و در نتیجه عمر باتری کوتاه
فناوری‌‌های جدید باتری در راه است و انتظار میرود تا قبل از پایان این دهه در وسایل الکترونیکی مورد استفاده قرار گیرد
و هنوز چند سالی قبل از پیدا شدن پیل مناسب برای گوشیهای هوشمند فاصله داریم.
گردآوری: هیچ موبایل