باتری‌های ارزان‌ قیمتی که انرژی بیشتری ذخیره می‌کنند

به گزارش ایسنا و به نقل از ساینمگ، پژوهشگران دانشگاه ایالتی واشنگتن"(WSU) و "آزمایشگاه ملی شمال‌غربی پاسیفیک"(PNNL)، یک باتری سدیم- یون ابداع کرده‌اند که انرژی بیشتری را در خود نگه می‌دارد و به خوبی باتری‌های لیتیوم-یون کار می‌کند. این پژوهش می‌تواند یک باتری ساخته شده از مواد فراوان و ارزان قیمت را در دسترس قرار دهد.

نتایج ارائه شده توسط پژوهشگران نشان می‌دهند که این باتری می‌تواند ظرفیتی مشابه باتری‌های لیتیوم- یون داشته باشد، با موفقیت شارژ مجدد شود و 80 درصد شارژ خود را پس از 1000 چرخه حفظ کند. دکتر "ایمر گیوک"(Imre Gyuk)، از پژوهشگران این پروژه گفت: ساخت این باتری، پیشرفت بزرگی در حوزه ساخت باتری‌های سدیم- یون به شمار می‌رود.

باتری‌های لیتیوم- یون معمولا در همه جا موجود هستند و کاربردهای فراوانی دارند. از این باتری‌ها در فناوری‌های گوناگونی از جمله تلفن‌های همراه، لپ‌تاپ‌ها و وسایل نقلیه الکترونیکی استفاده می‌شود اما ساخت این باتری‌ها با موادی مانند کبالت و لیتیوم صورت می‌گیرد که کمیاب و پرهزینه هستند. همان‌گونه که تقاضا برای وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره الکتریسیته افزایش می‌یابد، به دست آوردن این مواد نیز دشوارتر می‌شود و هزینه تهیه آنها نیز بالا می‌رود. بدین ترتیب، باتری‌های لیتیومی در برآوردن تقاضاهای روزافزون مربوط به ذخیره انرژی شبکه، مشکل‌ساز خواهند بود.

در مقابل، باتری‌های سدیم-یون از سدیم ساخته می‌شوند که ارزان، فراوان و بادوام هستند و می‌توانند جایگزین خوبی برای ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ باشند اما این باتری‌ها نمی‌توانند به اندازه باتری‌های لیتیومی، انرژی ذخیره کنند.

شارژ مجدد باتری‌های سدیم- یون برای ذخیره کارآمد انرژی نیز با دشواری‌هایی همراه است. مشکل اصلی برخی از مواد کاتد این است که لایه‌ای از کریستال‌های غیرفعال سدیم روی سطح کاتد را پوشانده و جریان یون‌های سدیم را متوقف می‌کند و نهایتا باتری را از بین می‌برد. "جونهوا سونگ"(Junhua Song)، نویسنده ارشد این پژوهش گفت: چالش مهم برای باتری‌ها، هم تراکم بالای انرژی و هم عمر مفید است.

"یوئهه لین"(Yuehe Lin)، از پژوهشگران این پروژه گفت: پژوهش ما، ضرورت ارتباط میان تکامل ساختار کاتد و تعامل سطح با الکترولیت را آشکار می‌کند. نتایج این پژوهش، بهترین نتایجی هستند که تاکنون در مورد یک باتری سدیم-یون با یک کاتد لایه‌ای گزارش شده‌اند و نشان می‌دهند که این یک فناوری بادوام است و می‌تواند با باتری‌های لیتیوم- یون مقایسه شود.

پژوهشگران در حال حاضر برای درک بهتر تعامل مهم میان الکترولیت و کاتد تلاش می‌کنند؛ در نتیجه مواد متفاوتی را به کار می‌برند تا طراحی باتری را بهبود ببخشند. آنها تصمیم دارند نوعی باتری طراحی کنند که نیازی به کبالت که فلزی نادر و پرهزینه است، نداشته باشد.

سونگ افزود: این پژوهش، راه را برای ابداع باتری‌های لیتیوم- یون کارآمد هموار می‌کند و بینش‌هایی اساسی در مورد تعامل کاتد و الکترولیت ارائه می‌دهد که شاید بتوان از آنها برای ساخت کاتدهایی استفاده کرد که کبالت کمی دارند و یا بدون کبالت هستند. اگر ما بتوانیم جایگزینی برای لیتیوم و کبالت پیدا کنیم، باتری‌های سدیم- یون می‌توانند به رقیبی واقعی برای باتری‌های لیتیوم- یون تبدیل شوند.

این پژوهش، در مجله "ACS Energy Letters" به چاپ رسید.