سرعت هنگام شارژ بستگی به سرعت عبور یون‌های لیتیوم از ذرات ماده فعال دارد
با به دست آمدن پیشرفت بزرگی در پژوهش‌ها درباره فناوری باتری، می‌توان تلفن‌های هوشمند و لپ‌تاپ را در کمتر از پنج دقیقه شارژ کرد. تیمی از دانشگاه کمبریج روش کم‌هزینه‌ای را برای تغییر در باتری‌های یون لیتیوم خلق کرده است که تاکنون امکان‌پذیر نبود.
این روش که روز چهارشنبه (23 ژوئن) در مجله نیچر منتشر شد، به محققان امکان می‌دهد «محدودیت سرعت» برای چرخه‌های شارژ باتری‌ها را شناسایی کنند و سپس روش‌هایی را برای به حداکثر رساندن ظرفیت آن‌ها پیدا کنند.
دکتر اشکای رائو از آزمایشگاه کاوندیش در کمبریج که این تحقیق را رهبری می‌کند، گفت: «ما دریافتیم که بسته به شارژ یا تخلیه آن، محدودیت‌های سرعت متفاوت است.»
او افزود: «سرعت هنگام شارژ بستگی به سرعت عبور یون‌های لیتیوم از ذرات ماده فعال دارد و سرعت هنگام تخلیه بستگی به سرعت قرارگیری یون‌ها در لبه‌ها دارد. اگر بتوانیم این دو سازوکار را کنترل کنیم، می‌توان باتری‌های یون لیتیوم را بسیار سریع‌تر شارژ کرد.»
باتری‌های یون لیتیوم استفاده‌های فراوانی دارد، از وسایل الکترونیکی قابل حمل گرفته تا وسایل نقلیه برقی. اگرچه چند عامل محدود‌کننده در این فناوری وجود دارد که گذار به دنیای بدون سوخت فسیلی را کُند می‌کند.
زمان شارژ طولانی و تراکم کم انرژی در مقایسه با گزینه‌هایی مانند بنزین موجب بی‌علاقگی مصرف‌کنندگان به این فناوری است. از سوی دیگر، صرف افزایش چگالی و انتقال انرژی از طریق باتری ممکن نیست، چون باعث گرم شدن بیش از حد یا منفجر شدن باتری می‌شود.
برای غلبه بر این مسائل و به حداکثر رساندن ظرفیت باتری‌های یون لیتیوم، محققان کمبریج روشی بر مبنای میکروسکوپ نوری به نام پراکندگی تداخل‌سنجی (interferometric scattering) را اختراع کردند. این اختراع به آن‌ها اجازه می‌دهد تا انتقال فاز را در چرخه تخلیه شارژ مشاهده کنند و بفهمند که چقدر می‌توان به آن سرعت بخشید.
روش‌های قبلی برای مشاهده فعلوانفعالات داخلی باتری‌های یون لیتیوم شامل روش‌های گران و وقت‌گیری مانند اشعه ایکس سنکروترون یا میکروسکوپ الکترونی بود.
دکتر کریستوف شنردمان از آزمایشگاه کاوندیش گفت: «این روش آزمایشگاهی که ما خلق کرده‌ایم، تغییر بزرگی در سرعت فناوری باتری ایجاد می‌کند و اجازه می‌دهد که پابه‌پای فعلوانفعالات سریع درون باتری آن‌ها را مشاهده کنیم.»
او افزود: «این واقعیت که می‌توانیم فعلوانفعالات درون باتری هنگام شارژ و تغییر مرز‌های فاز را هنگام وقوع آن مشاهده کنیم، واقعا شگفت‌آور بود. این روش می‌تواند قطعه مهمی از پازل توسعه باتری‌های نسل بعدی باشد.»
منبع: ایندیپندنت
