اختراع باتری جدید برای‌ خودروی برقی که در پنج دقیقه شارژ می‌شود

پژوهشگران امیدوارند که این پیشرفت‌ها بتواند به پذیرش و استفاده گسترده از وسایل نقلیه برقی کمک کند، از جمله با ارزان‌تر کردن باتری‌ها و همچنین با ابداع روش‌های زیست‌پذیرتر استفاده از این فناوری.

در یک طرح پژوهشی در دانشگاه کرنل (Cornell) معلوم شد که از ایندیوم- ماده‌ای که اغلب برای ساختن روکش صفحه‌های نمایش و صفحه‌های خورشیدی استفاده می‌شود- همچنین می‌توان در ساختن باتری‌هایی استفاده کرد که به‌سرعت شارژ می‌شوند و ذخیره برقشان را نگه می‌دارند. این ماده ترکیب خاصی دارد که به آن امکان می‌دهد سریع شارژ شود، ولی این شارژ را از دست ندهد.

دانشمندان در مقاله جدیدی با عنوان «شارژ سریع، ذخیره طولانی‌مدت در باتری‌های لیتیومی»، که در مجله ژول (Joule) چاپ شده است، می‌گویند که کاربرد این یافته جدید می‌تواند باتری‌ها را کوچک‌تر و کارآمدتر کند، به‌ویژه در مقایسه با فناوری‌های دیگری مانند گنجاندن تجهیزات شارژ در درون جاده‌ها. با این حال، آن‌ها یادآور می‌شوند که تحقیق بیشتری باید انجام شود: ایندیوم سنگین است، از این رو بهتر است ماده دیگری پیدا کرد که برخی از ویژگی‌های مشابه آن را داشته باشد، اما وزن سنگین آن را نداشته باشد.

باتری‌های شارژ سریع می‌توانند طیف وسیعی از صنایع، از جمله خودروهای برقی را متحول کنند. بسیاری از رانندگان می‌گویند که ناکافی بودن بُرد حرکت خودرو برقی مضطربشان می‌کند، یا از این می‌ترسند که باتری آن‌ها دوام کافی نیاورد، و تازه همین وضع هم با توجه به این واقعیت پیچیده‌تر می‌شود که شارژ چنین وسایل نقلیه‌ای ممکن است مستلزم معطلی طولانی در حین اتصال خودرو به دستگاه شارژ باشد.

لیندن آرچر، استاد مهندسی و رئیس دانشکده مهندسی در دانشگاه کرنل، که بر این طرح پژوهشی نظارت داشت، گفت: «اضطراب و نگرانی بابت بُرد، در مقایسه با موانع دیگری مانند هزینه و قابلیت باتری‌ها، مانع بزرگ‌تری برای برقی کردن وسایل حمل‌ونقل است، و ما با استفاده از طرح‌های منطقی الکترود، روشی برای حذف آن شناسایی کرده‌ایم.»
 

«اگر بتوانید باتری خودرو برقی را در پنج دقیقه شارژ کنید، یعنی، چقدر خوب، دیگر لازم نیست باتری‌ بزرگی برای بُرد ۳۰۰ مایلی ۴۸۰ کیلومتری داشته باشید. می‌توان به کمتر از این راضی شد که می‌تواند هزینه خودرو برقی را کاهش دهد و امکان پذیرش و استقبال گسترده‌تر از آن را فراهم کند.»

به همین سبب، طرح‌های گوناگونی برای آزمایش و سرعت بخشیدن به شارژ در جریان است. پژوهش‌های جدید در دانشگاه کرنل هم‌زمان با پژوهش‌های مهندسان آزمایشگاه ملی بروکهاون در وزارت انرژی ایالات متحد آمریکا بود که به نوآوری دیگری دست یافتند که سرعت شارژ شدن باتری‌ها را بهبود چشمگیری می‌دهد.

پژوهشگران دریافتند که افزودن ترکیبی به نام نیترات سزیم به بخشی از باتری سرعت شارژ باتری‌های لیتیوم فلزی را بسیار بیشتر می‌کند، در حالی که به این باتری‌ها امکان می‌دهد چرخه عمر طولانی نیز داشته باشند.

تیمی که به این کشف بزرگ دست یافت بخشی از کنسرسیوم «باتری۵۰۰» است که حاصل همکاری آزمایشگاه‌ها و دانشگاه‌هایی است که روی ساختن باتری‌هایی با چگالی انرژی ۵۰۰ وات ساعت بر کیلوگرم کار می‌کنند، که دو برابر توانایی امروزی باتری‌ها است.

دست یافتن به این چگالی با استفاده از باتری‌های لیتیوم‌ یونی، مانند باتری‌های امروزی، امکان‌پذیر نخواهد بود. در عوض، دانشمندان باید از باتری‌های لیتیوم فلزی استفاده کنند که چگالی انرژی بسیار بیشتر، اما مشکلات بزرگی دارند، از جمله انتخاب روشن بین شارژ سریع یا باتری‌هایی که می‌توانند دوام طولانی داشته باشند.

پژوهش جدید روی این باتری‌ها با عنوان «یک مرحله میانی غنی از مواد غیرآلی ولی عاری از لیتیم فلوراید برای ساختن باتری‌های لیتیوم فلزی با شارژ سریع و با چرخه عمر طولانی» اخیرا در مجله نیچر کامیونیکیشنز منتشر شده است.