آشنایی با تکنولوژی های جدید باتری های قابل حمل (بخش پایانی)
با این وجود اگرچه می توان باتری هایی ساخت که انرژی زیادی تولید می کنند، طول عمر مناسبی دارند و باریک و سبک هستند اما باید توجه داشت که معمولا تمامی این ویژگی ها در یک باتری یافت نمی‌شود؛ مثلا ممکن است یک باتری بسیار باریک طراحی شود ولی طول عمر کوتاهی داشته و قدرت نگهداری شارژ در آن پایین باشد و یا باتری دیگر دارای عمر مناسب باشد اما اندازه آن بزرگ و ضخامت آن زیاد باشد.
امروزه باتری های وسایل الکتریکی از قبیل موبایل، تبلت و لپ تاپ عمومابه چند دسته تقسیم می شوند که بعضی از آن ها منسوخ شده و دیگر کاربردی ندارند مانند باتری های نیکل – کادمیوم، دسته دیگر که درحال استفاده گسترده می باشند باتری های لیتیوم – یون و دسته جدیدی که به تازگی وارد دنیای وسایل الکتریکی شده اند.
با توجه به اهمیت باتری در گجت های امروزی و تنوع روزافزون آن به بررسی تکنولوژی های جدید باتری های قابل حمل پرداخته ایم؛ در بخش نخست این مقاله با سه فناوری باتری سدیم-یون، باتری دو یونی آلومینیوم-گرافیت و باتری نانو سیم طلا آشنا شده ایم و حال امروز نیم نگاهی به سایر تکنولوژی های جدید ساخت باتری های قابل حمل خواهیم داشت.
* باتری های حالت جامد (SSB)
در باتری های حالت جامد الکترولیت مایع که در اغلب سایر باتری ها وظیفه جابجایی یون ها را بین الکترودها دارد، حذف شده است و به این ترتیب باتری های حالت جامد دانسیته انرژی بسیار بالاتری دارند؛ در واقع محققان دریافته اند مواد جامدی وجود دارند که می توانند به افزایش سرعت هدایت یون ها کمک شایانی نمایند و با ویژگی های بسیاری همانند عمر دو برابر باتری در ابعاد مشابه با لیتیوم – یون، ایمن تر بودن، قابلیت ساخت در ابعاد متفاوت و توسعه مواد در جهت انرژی پاک در باتری ها سودمند واقع شوند.
بد نیست بدانید بر اساس آزمایشات دانشمندان دانشگاه MIT، باتری های حالت-جامد پتانسیل تامین 2 تا 3 برابر تراکم انرژی بیشتری نسبت به باتری های حالت-مایع را دارا می باشند.
* باتری های حالت جامد فومی
همان طور که پیش تر نیز اشاره کردیم باتری های لیتیوم- یون که برای نیرودهی تلفن همراه یا دستگاه های الکترونیک به کار می روند، از الکترولیت مایع برای شارژ استفاده می کنند اما در نسل جدید باتری ها از الکترولیت لیتیوم جامد استفاده خواهد شد که باعث افزایش چند برابری طول عمر باتری می شود.
در این میان شاید یکی از مهم ترین تکنولوژی هایی که انتظار می رود آینده باتری ها را رقم بزند، استفاده از بسترهای سه بعدی است؛ جهت اطلاع شما عزیزان برای اولین بار شرکت Prieto موفق شده است باتری های جامدی را تولید کند که می توان از آن ها در دستگاه هایی که دارای چیپست های اینتل هستند، استفاده کرد؛ باتری هایی که از سال 2017 عرضه خواهند شد و به لطف استفاده بستری از فوم مس در ساخت آن پایداری، دوام و ظرفیت بالایی را برای باتری به ارمغان آورده است.
از طرفی می دانیم باتری های جامد دارای ساختار متفاوتی هستند و انرژی ذخیره شده در آن ها 5 برابر باتری های لیتیوم ـ یون می باشد؛ باتری های حالت-جامد فومی نیز از ساختاری درهم تنیده و سه بعدی از آند و کاتد استفاده شده است که یک لایه پلیمری بسیار نازک در نقش الکترولایت، آن ها را از هم جدا نموده و وظیفه جابجایی ذرات باردار را به عهده دارد.
* باتری های زرده تخم مرغی نانو
بدون شک یکی از مشکلات بزرگی که درارتباط با باتری های قابل شارژ توسط الکترودها با آن مواجه می شویم این است که با تکرار فرایند شارژ و تخلیه ممکن است در هر دوره، حجم آن ها افزایش و سپس کاهش یابد که همین امر منجر به اختلال در عملکرد باتری می شود.
در همین راستا به تازگی تیمی از محققان دانشگاه های MIT و Tsinghua یک نانو ذره الکترود باتری ساخته‌اند که ساختاری تخم مرغ مانند دارد؛ به بیان ساده تر ایجاد یک الکترود ساخته شده از نانوذرات با پوسته جامد و یک “زرده” داخل آن، که می تواند اندازه را بارها و بارها بدون تاثیر در پوسته تغییر دهد.
بد نیست بدانید تولید الکترود جدید که از نانوذرات آلومینیومی/تیتانیومی "زرده و پوسته" استفاده می کند، آسان بوده و نویدبخش کاربردهای با نیروی بالاست.
* باتری های مبتنی بر سلول سوختی
محققان به دنبال توسعه یک منبع قدرت سلول سوختی است که می تواند یک گوشی هوشمند را به مدت یک هفته یا بیشتر شارژ نگه دارد؛ یک فناوری فوق العاده که یک گوشی هوشمند را با مصرفی متوسط تا حدود یک هفته تغذیه نموده و یا هواپیمایی بدون سرنشین را بیش از یک ساعت در آسمان نگاه دارد.
بر اساس اطلاعات منتشره یک باتری مبتنی بر سلول سوختی که انرژی را به شکل هیدروژن ذخیره می کند، می تواند به از بین بردن برخی از محدودیت های باتری های یون لیتیومی که در حال حاضر یکی از مشکلات اصلی تلفن های همراه است، کمک کند؛ البته گفتنی است در حالی که سلول های سوختی هیدروژنی در بسیاری از زمینه برای ارائه یک منبع ثابت انرژی استفاده شده اما در دستگاه های حمل و نقل و تلفن همراه تاکنون مورد استفاده قرار نگرفته است.
اگرچه در حال حاضر خبر موثقی از زمان احتمالی ورود این نوع باتری به بازار در دست نیست اما انتظار می رود بر خلاف بسیاری از دیگر تکنولوژی های ساخت باتری که صرفا جنبه تحقیقاتی دارند، این باتری مبتنی بر سلول سوختی دیر یا زود تجاری سازی گردد.
