باتری لیتیوم-سولفور با ظرفیت ۵ برابری باتری لیتیوم-یونی

به گزارش ایسنا و به نقل از نیوساینتیست، شاید یک باتری لیتیوم- سولفور با ظرفیت فوق‌العاده بتواند به ذخیره ارزان‌تر انرژی در خودروهای الکتریکی کمک کند.

"مهدخت شیبانی"(Mahdokht Shaibani)، دانشمند ایرانی "دانشگاه مانش" (Monash University) استرالیا و همکارانش، نوعی باتری ابداع کرده‌اند که ظرفیت آن پنج برابر بالاتر از باتری‌های لیتیوم- یونی است. این باتری تا 99 درصد کارآیی داشته باشد و بیش از 200 چرخه شارژ را پوشش دهد. نوعی از این باتری که به اندازه یک تلفن همراه هوشمند است، می‌تواند شارژ تلفن همراه را تا پنج روز حفظ کند.

مشکل باتری‌های لیتیوم- سولفور تاکنون این بوده که ظرفیت الکترودهای سولفور آنقدر زیاد است که در چرخه شارژ شدن و تخلیه شارژ، تجزیه می‌شود و مزایای حاصل از انرژی نیز به سرعت از بین می‌روند. شیبانی در این باره گفت: الکترود تجزیه می‌شود و باتری به سرعت از بین می‌رود.

دلیل بروز چنین مشکلی این است که الکترود سولفور با تغییر حجم حدود 78 درصد، منبسط و منقبض می‌شود. تغییر حجم، در الکترودهای باتری لیتیوم- یون نیز رخ می‌دهد و نیروی خودروهای الکتریکی و تلفن‌های همراه را تامین می‌کند اما این نیرو، حدود هشت برابر کمتر است.

پژوهشگران برای پیشگیری از تجزیه الکترود در باتری لیتیوم- سولفور، فضای بیشتری برای انقباض و انبساط به ذرات سولفور دادند. باتری‌های لیتیوم- سولفور، موادی در خود دارند که ذرات داخل باتری را به هم متصل می‌کنند تا باتری هنگام انبساط، ترک نخورد. شیبانی و گروهش، میزان کمی از یک پلیمر اتصال‌دهنده ماده را در الکترودهای خود به کار بردند و ساختارهایی با فضای بیشتر میان ذرات سولفور به وجود آوردند. این پلیمر، مجموعه اتصالاتی را میان ذرات پدید آورد که توانست مقاومت باتری را در برابر ترک خوردن تعدیل کند.

شیبانی افزود: باتری لیتیوم- سولفور می‌تواند هزینه باتری خودروهای الکتریکی و ذخیره انرژی را به طور قابل توجهی کاهش دهد زیرا سولفور، یک ماده فراوان و بسیار ارزان است.

ممکن است باتری‌های لیتیوم- سولفور، با مشکلاتی مشابه مشکلات باتری‌های لیتیوم- یون مواجه شوند. اکسیدهای فلز در باتری‌های لیتیوم- یون معمولا نیکل، کبالت یا منگنز هستند که هزینه بالایی دارند و ذخایر طبیعی آنها نیز رو به کاهش است.

شیبانی ادامه داد: ما برای داشتن انرژی و باتری‌های کم‌هزینه‌تر باید سیستم ذخیره جدیدی برای انرژی داشته باشیم.

پژوهشگران قصد دارند نخستین نمونه‌های این باتری را بیشتر مورد آزمایش قرار دهند تا آنها را برای استفاده تجاری آماده کنند.

این پژوهش، در مجله "Science Advances" به چاپ رسید.