باتری‌هایی که فرسوده نمی‌شوند
دانشمندان موفق به توسعه فناوری جدیدی در ساخت باتری‌های روی ید شده‌اند که عملکرد این باتری‌ها را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. این نوآوری می‌تواند کاربرد‌های عملی در ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس شبکه را دگرگون کند.
تیمی از پژوهشگران پس از طراحی و ساخت سلول‌های باتری با استفاده از الکترود‌های خشک، به نتایج چشمگیری دست یافته‌اند. این باتری‌ها پس از صد‌ها بار چرخه شارژ و تخلیه، درصد بالایی از ظرفیت اولیه خود را حفظ کردند. بر اساس داده‌های آزمایشگاهی، سلول‌های کیسه‌ای (pouch cells) ساخته‌شده با این الکترود‌ها پس از ۷۵۰ چرخه شارژ و دشارژ، همچنان ۸۸.۶ درصد از ظرفیت خود را حفظ کردند. همچنین، سلول‌های سکه‌ای (coin cells) نیز در پایان ۵۰۰ چرخه، ۹۹.۸ درصد از ظرفیت اولیه خود را نگه داشتند.
پژوهشگران برای بررسی دقیق‌تر سازوکار داخلی باتری، از روش‌های پیشرفته اندازه‌گیری مانند طیف‌سنجی مادون‌قرمز سینکروترونی استفاده کردند و به‌طور مستقیم مشاهده کردند که چگونه یک فیلم محافظ بر روی سطح روی (zinc) تشکیل می‌شود؛ عاملی که نقش کلیدی در افزایش پایداری و طول عمر باتری دارد.
گامی مهم به سوی ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس شبکه
به گزارش scitechdaily، توسعه این فناوری می‌تواند باتری‌های روی–ید را به گزینه‌ای جدی برای استفاده در ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ و تأمین برق شبکه‌ها تبدیل کند. وجود بارگذاری بالای ید در ترکیب با اتصال مؤثر با سطح روی، باعث شده هر باتری بتواند انرژی بیشتری را با هزینه و وزن کمتر ذخیره کند.
تیم تحقیقاتی مزایای این باتری‌های جدید نسبت به باتری‌های رایج امروزی را چنین برشمرده است:
ظرفیت بالاتر: الکترود‌های خشک به‌دلیل تراکم بالا، قابلیت نگهداری مقدار بیشتری از ماده فعال را دارند؛ در حالی که الکترود‌های مرطوب معمولاً به کمتر از ۲ میلی‌آمپر ساعت بر سانتی‌متر مربع محدود می‌شوند.
دشارژ خودبه‌خود کمتر و کاهش پدیده شاتل: ساختار متراکم این الکترود‌ها مانع نشت ید به الکترولیت می‌شود، که معمولاً باعث کاهش عملکرد باتری‌ها می‌گردد.
پایداری بیشتر روی: یک لایه محافظ به‌طور طبیعی در حین کارکرد باتری تشکیل شده و از رشد شاخه‌های فلزی (dendrite) که عامل خرابی باتری هستند، جلوگیری می‌کند. این ویژگی عمر چرخه‌ای باتری را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.
کاربرد‌های صنعتی و آینده فناوری
پروفسور «کیائو» (Qiao)، رهبر این پروژه تحقیقاتی، در این‌باره گفت: «این فناوری می‌تواند به شرکت‌های فعال در حوزه ذخیره‌سازی انرژی به‌ویژه آنهایی که در یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر و متعادل‌سازی شبکه نقش دارند کمک شایانی کند. باتری‌هایی با هزینه پایین‌تر، ایمنی بیشتر و عمر طولانی‌تر برای آنها بسیار ارزشمند خواهند بود.»
او افزود که صنایع نیازمند بانک‌های انرژی بزرگ و پایدار، مانند شرکت‌های برق و سامانه‌های میکروگرید، از جمله نخستین پذیرندگان این فناوری خواهند بود.
تیم تحقیقاتی همچنین برنامه‌هایی برای توسعه بیشتر این فناوری در دستور کار دارد. به گفته پروفسور کیائو، تولید انبوه این الکترود‌ها از طریق فناوری تولید نواری پیوسته (reel-to-reel manufacturing) امکان‌پذیر است. همچنین با بهینه‌سازی وزن جمع‌کننده‌های جریان (current collectors) و کاهش مقدار اضافی الکترولیت، می‌توان چگالی انرژی باتری را از حدود ۴۵ وات‌ساعت بر کیلوگرم به حدود ۹۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم افزایش داد.
پژوهشگران همچنین قصد دارند تا همین روش الکترود خشک را برای ترکیبات هالوژنی دیگر مانند سیستم‌های مبتنی بر برم (Br) نیز آزمایش کنند.
این پیشرفت می‌تواند نقطه عطفی در مسیر توسعه باتری‌های ایمن، بادوام و مقرون‌به‌صرفه برای تأمین انرژی آینده باشد. اگر این فناوری با موفقیت تجاری‌سازی شود، امکان تحول در ذخیره‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر و افزایش تاب‌آوری شبکه‌های برق فراهم خواهد شد.
انتهای پیام/
