آشنایی با تکنولوژی های جدید باتری های قابل حمل (بخش نخست)
باتری چیست؟ باتری چشمه ای از انرژی پتانسیل الکتریکی است که از تبدیل دیگر انرژی ها به انرژی الکتریکی به وجود می آید و این انرژی در قطب های باتری قابل دریافت است؛ به بیان ساده تر هر باتری دارای دو الکترود است، یک Anode و یک Cathode که در یک باتری شیمیایی معمولی، Anode عموما متشکل از ترکیب فلزی روی است که توسط یک فرآیند شیمیایی اکسیده شده و موجب جاری شدن الکترون های آزاد در محیط الکترولیت باتری و به سمت قطب منفی آن می شود.
باتری ها تقریبا همه جا هستند، در تلفن های همراه، اتومبیل ها، لپ تاپ ها، دستگاه های بازی، دوربین ها و … اما باتری ها به طور کلی به دو دسته شارژ شدنی و غیرقابل شارژ تقسیم می شوند؛ البته بسیاری از باتری هایی که در زندگی امروزی از آن ها استفاده می کنیم، باتری های قابل حمل هستند که معمولا برای تامین نیروی لازم در دستگاه های الکترونیکی قابل حمل مورد استفاده قرار می گیرند. هم چنین اگرچه باتری های قابل شارژ می توانند از لحاظ زیست محیطی و مسائل اقتصادی سودمند باشند اما فراموش نکنید که ساخت این باتری ها می تواند به کاهش زباله هایی که توسط باتری های یک بار مصرف ایجاد می شود، کمک کند.
از طرفی اگر سن و سالی از شما گذشته باشد روزگاری را به خاطر دارید که دستگاه های تلفن همراه در هر بار شارژ شدن تا روزها بعد، از شارژ مجدد بی نیاز بودند ولی امروزه همیشه به نظر می رسد باتری تلفن های هوشمند عمر کمتری دارند!
در حال حاضر در بازار با تنوع فراوانی از این‌گونه باتری ها مواجه هستیم و پیش بینی می شود که سال آینده میلادی نیز شاهد صنعتی شدن یک یا چند نوع از این باتری های جدید باشیم؛ به همین دلیل تصمیم گرفتیم تا در این مطلب شما را با برخی از این تکنولوژی های جدید باتری های قابل حمل آشنا کنیم.
* باتری سدیم-یون
در آذر ماه سال گذشته بود که اعلام شد گروهی از محققان فرانسوی در گامی بلندی به سوی راه اندازی تجهیزات الکترونیکی با استفاده سدیم که عنصری به مراتب فراوان تر و ارزان تر از لیتیوم است، نوعی باتری قابل شارژ توسعه داده اند و با توجه به منابع محدود لیتیوم و قیمت بسیار بالای این ماده، انتظار می رود در آینده ای نزدیک باتری های سدیم- یون جایگزین باتری های متداول امروزی لیتیوم- یون شوند.
بد نیست بدانید بر اساس اظهارات یکی از محققان این پروژه ساخت باتری های یون سدیمی به طور مستقیم از فناوری یون لیتیومی در مرکز ملی شارژ علمی فرانسه الهام گرفته شده است و بر خلاف باتری های لیتیومی این باتری ها در صورتی که برای مدت طولانی خالی از شارژ نگهداری شوند، به هیچ وجه دچار مشکل نخواهند شد.
گروه پژوهشی فرانسه امیدوارند بتوانند باتری های سدیم یون ارزان قیمت را به زودی ارائه دهند که می توانند در محدوده وسیعی از کاربردها بکار روند.
* باتری دو یونی آلومینیوم-گرافیت
بر اساس آخرین گزارشات منتشره دانشمندان چینی به تازگی یک باتری سبک و کم هزینه تولید کرده اند که از عملکرد بهتری نسبت به باتری های لیتیوم یونی موجود برخوردار است؛ بر این اساس گفته می شود باتری دو یونی آلومینیوم-گرافیت تراکم انرژی بیشتری را همراه با وزن، حجم و هزینه ساخت به مراتب پایین تر تامین می نماید.
بد نیست بدانید در مکانیزم باتری دو یونی آلومینیوم-گرافیت شاهد پیروی از یک فرآیند بین لایه ای/ آلیاژسازی دو یونی می باشیم که منجر شده این نوع باتری علاوه بر ارزان قیمت بودن، خاصیت سمی نداشته و آسیب جدی به محیط زیست وارد نمی کنند.
* باتری نانو سیم طلا
کشف تصادفی باتری با عمر بینهایت تیتر خبری است که در چند وقت اخیر، حسابی خبر ساز شده است؛ باتری را تصور کنید که بتواند تا 400 برابر بیشتر از عمر باتری های امروزی کار کند! اوایل اردیبشهت ماه سال جاری بود که گروهی از محققان در دانشگاه کالیفرنیا با استفاده از ترکیب باتری های نانوسیمی به باتری تقریبا مادام العمری دست یافته اند که می توان آن را صدها هزار بار شارژ کرد.
جهت اطلاع شما عزیزان هدف اصلی تیم تحقیقاتی دانشگاه کالیفرنیا، جایگزینی الکترولیت جامد به جای الکترولیت های متداول مایع بود که در باتری های لیتیومی به‌کار می رود؛ در واقع الکترولیت های جامد با تبدیل الکترولیت مایع به ژل به دست می آیند و نسبت به الکترولیت مشابه مایع خود، حساسیت کمتری نسبت به تغییرات دمایی داشته و خطر انفجار در آن ها به مراتب کمتر است.
اگرچه استفاده از نانوسیم ها در باتری ها تکنولوژی جدیدی نیست و بسیاری از باتری های بازار با این فناوری تولید می شوند اما از آن جایی که لیتیوم باعث می شود سیم ها به مرور زمان حالت شکننده پیدا کنند، دانشمندان دانشگاه UCI این مشکل را با پوشاندن نانوسیم طلا در پوسته دی اکسید منگنز و پوشاندن در یک الکترولیت ساخته شده از ژل پلکسی گلس حل کردند.
ذکر این نکته خالی از لطف نیست که این باتری ها چنانچه در آینده به مرحله تولید انبوه برسند، می توانند گزینه ای ایده آل برای تامین انرژی در ماشین های الکتریکی، فضاپیماها و حتی گوشی هایی باشند که هرگز نیازمند تعویض باتری نخواهند بود.
همراه همیشگی گوشی شاپ باشید تا در بخش بعدی این مقاله به بررسی سایر تکنولوژی های جدید باتری های قابل حمل بپردازیم.
