ابداع نوع جدیدی از باتری‌های لیتیوم-گوگرد در استرالیا

به گزارش آی‌ای، دانشمندان دانشگاه موناش با یک آند فویل لیتیومی پوشش داده شده با پلیمر نانومتخلخل، نوع جدیدی از باتری لیتیوم-گوگردی را ساخته‌اند که لیتیوم کمتری به ازای هر باتری مصرف می‌کند.

این موفقیت به دست دکتر مهدخت شیبانی، دکلان مک‌نامارا و پروفسور متیو هیل به همراه چند پژوهشگر دیگر حاصل شده است.

ذخیره انرژی پایدار در حال حاضر مورد نیاز است

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی پایدارتر به ‌سرعت مورد نیاز هستند، زیرا تغییر به سمت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر به یک تلاش جهانی‌تر تبدیل شده است.

در این مقاله، دکلن مک‌نامارا دانشجوی دکترا، پروفسور متیو هیل و پروفسور مایناک ماجومدر از دانشگاه موناش به همراه دکتر مهدخت شیبانی از دانشگاه RMIT توضیح می‌دهند که چگونه قرار دادن پلیمر نانومتخلخل مستقیماً روی آند فویل لیتیومی منجر به طراحی جدید باتری شده است که نصف باتری‌های دیگر لیتیوم مصرف می‌کند، ظرفیت انرژی بیشتری دارد، دو برابر بیشتر دوام می‌آورد و نصف باتری‌های لیتیوم-یون فعلی قیمت دارد.

باتری‌های لیتیوم-گوگرد(Li-S) در مقایسه با باتری‌های لیتیوم-یون امروزی به لطف استفاده از لیتیوم و گوگرد انرژی بیشتری به ازای هر گرم ارائه می‌دهند. اگرچه باتری‌های لیتیوم-گوگرد بسیار مؤثر هستند، اما فرآیندهای مکان‌یابی، استخراج و حمل لیتیوم تأثیر زیادی بر محیط‌زیست دارد، بنابراین همچنان لازم است تا حد امکان از لیتیوم کمتری استفاده شود.

مک‌نامارا پژوهشگر ارشد این مطالعه ادعا می‌کند که پوشش پلیمری نازک لیتیوم می‌تواند عمر چرخه باتری را به طور چشمگیری افزایش دهد.

لایه‌ای که به شارژ و تخلیه لیتیوم کمک می‌کند

مک‌نامارا می‌گوید، این پلیمر دارای منافذ بسیار دقیقی است که طول آنها یک میلیاردم متر و عرض آنها کمتر از یک نانومتر است. این سوراخ‌ها به یون‌های لیتیوم اجازه عبور آزادانه می‌دهند و در عین حال مانع از حمله مولکول‌های دیگر به لیتیوم می‌شوند. این لایه به لیتیوم کمک می‌کند تا بارها و بارها شارژ و تخلیه شود.

علاوه بر این، این طراحی جدید نیازی به نیکل یا کبالت ندارد و همچنین نیاز به مواد معدنی که هزینه زیست محیطی و اجتماعی قابل توجهی دارند را از بین می‌برد.

تحولات امیدوار کننده

پروفسور ماجومدر افزود که این پیشرفت‌ها اولین گام‌های بزرگ به سوی پذیرش گسترده‌تر باتری‌های لیتیوم-گوگردی و سیستم‌های ذخیره انرژی مربوط به آن است.

وی افزود: فناوری‌های حفاظت از فلز لیتیوم در تلاش ما به سمت روی آوردن به باتری‌های با انرژی متراکم و پایدار در آینده بسیار مهم خواهند بود. این مطالعه چارچوب جدیدی را برای محافظت از فلز لیتیوم در برابر پوسیدگی سریع یا شکست فاجعه بار ایجاد می‌کند که پاشنه آشیل باتری‌های لیتیوم-گوگرد بوده است.

از سوی دیگر، پروفسور هیل افزود که این تحولات می‌تواند اثرات تقریباً فوری داشته باشد.

وی گفت: بازار وسایل نقلیه الکتریکی، پهپادها و دستگاه‌های الکترونیکی در یک الگوی رشد سریع قرار دارد و این پژوهش از نظر تجاری برای تولید آماده است تا از این رشد حمایت کند.

این پژوهش برای خودروهای برقی چه معنایی دارد؟ آیا ترکیب آنها اساساً تغییر خواهد کرد تا با پیشرفت‌ها همگام شوند؟ یا باتری‌ها برای سرویس دهی باید عوض شوند؟ جالب است که ببینیم چه کسی در این نبرد باتری‌ها پیروز می‌شود و متوجه شویم که آیا نگرانی‌های زیست محیطی همه تصمیمات نهایی گرفته شده را هدایت می‌کند یا خیر.