حساب کاربری ندارید؟ ثبت نام کنید

فناوری جدید باتری روی-ید می‌تواند ۶۰ هزار چرخه شارژ را تحمل کند و در ۳ دقیقه به‌طور کامل شارژ شود

نوشته

1 ماه قبل | بدون دیدگاه | عمر باتری، فناوری‌های نوین

پژوهشگران دانشگاه فلیندرز استرالیا نمونه اولیه‌ای از یک باتری روی-ید آبی (Aqueous Zinc-Iodine) ساخته‌اند که طبق نتایج آزمایش‌ها می‌تواند بیش از ۶۰ هزار چرخه شارژ و تخلیه را تحمل کند و در برخی شرایط تنها در حدود ۳ دقیقه به‌طور کامل شارژ شود؛ این فناوری می‌تواند در آینده به گزینه‌ای ارزان‌تر و ایمن‌تر در برابر باتری‌های لیتیوم-یون تبدیل شود.

خلاصه خبر در یک نگاه

🔷 پژوهشگران دانشگاه فلیندرز نمونه اولیه باتری روی-ید آبی را توسعه داده‌اند.

🔷 این باتری در آزمایش‌ها بیش از ۶۰ هزار چرخه شارژ و تخلیه را تحمل کرده است.

🔷 زمان شارژ کامل باتری در برخی شرایط به حدود ۳ دقیقه می‌رسد.

🔷 ساختار جدید باتری مشکل موسوم به «اثر شاتل» را که باعث افت عملکرد می‌شود، کاهش می‌دهد.

🔷 فناوری فعلاً در مرحله نمونه‌سازی قرار دارد و هنوز برای عرضه تجاری آماده نیست.

فناوری جدید باتری روی-ید چگونه به ۶۰ هزار چرخه شارژ می‌رسد؟

یکی از مشکلات اصلی باتری‌های روی-ید آبی در گذشته، عمر عملیاتی کوتاه آن‌ها بود. پژوهشگران دانشگاه فلیندرز می‌گویند با توسعه ساختاری جدید توانسته‌اند این مشکل را تا حد زیادی برطرف کنند. نتایج این تحقیق در نشریه Angewandte Chemie منتشر شده است.

این باتری بسته به شرایط کار می‌تواند در محدوده ۱.۳ تا ۱.۴ ولت فعالیت کند. پژوهشگران دو حالت عملکردی را گزارش کرده‌اند:

  • ظرفیت ۲۰۰ میلی‌آمپرساعت بر گرم: تا ۸ هزار چرخه با زمان شارژ حدود ۷ دقیقه
  • ظرفیت ۱۵۰ میلی‌آمپرساعت بر گرم: بیش از ۶۰ هزار چرخه با شارژ کامل در حدود ۳ دقیقه

نرخ افت عملکرد نیز در آزمایش‌ها بسیار پایین گزارش شده و بسته به شرایط، حدود ۰.۰۰۰۱ تا ۰.۰۰۰۳ درصد در هر چرخه بوده است.

حل مشکل «اثر شاتل» در باتری روی-ید

باتری‌های روی-ید آبی پیش‌تر با مشکلی به نام اثر شاتل (Shuttle Effect) مواجه بودند. در این فرایند، ترکیبات پلی‌یوداید می‌توانند از جداکننده باتری عبور کنند و به‌مرور باعث کاهش عملکرد و عمر سلول شوند.

پژوهشگران برای مقابله با این مشکل، ساختاری شبیه قفس از سیکلودکسترین (Cyclodextrin) ایجاد کرده‌اند. سیکلودکسترین یک پلیمر ارزان‌قیمت و مشتق‌شده از نشاسته است که در صنایع غذایی و محصولات آرایشی نیز کاربرد دارد.

این ساختار دارای یک بخش بیرونی آب‌دوست و بخش داخلی آب‌گریز است. طراحی مذکور می‌تواند ترکیبات پلی‌یوداید مشکل‌ساز را در خود به دام بیندازد و در زمان مورد نیاز آزاد کند؛ روشی که به کاهش اثر شاتل و افزایش دوام باتری کمک می‌کند.

فناوری جدید باتری روی-ید

فناوری جدید باتری روی-ید

آیا باتری روی-ید از لیتیوم-یون بهتر است؟

باتری‌های مبتنی بر روی از چند جهت می‌توانند جایگزینی جذاب برای فناوری لیتیوم-یون باشند. استفاده از مواد آبی و شیمی مبتنی بر روی می‌تواند خطرات آتش‌سوزی مرتبط با برخی ترکیبات لیتیوم-یون را کاهش دهد و از سوی دیگر، روی ماده‌ای ارزان‌تر و در دسترس‌تر محسوب می‌شود.

پژوهشگران همچنین می‌گویند باتری‌های روی‌محور از نظر انرژی ویژه و چگالی انرژی می‌توانند با باتری‌های لیتیوم-یون رقابت کنند یا حتی در برخی شرایط عملکرد بهتری داشته باشند.

ذخایر فراوان روی در استرالیا

استرالیا حدود ۲۰ تا ۲۸ درصد از ذخایر شناخته‌شده روی جهان را در اختیار دارد. این موضوع می‌تواند در صورت تجاری‌سازی موفق فناوری، فرصت جدیدی برای توسعه زنجیره تأمین داخلی باتری ایجاد کند و وابستگی به زنجیره‌های تأمین لیتیوم-یون تحت سلطه چین را کاهش دهد.

موضوع پسماند باتری نیز اهمیت دارد. استرالیا در حال حاضر سالانه حدود ۳۳۰۰ تن پسماند باتری لیتیومی تولید می‌کند و انتظار می‌رود این رقم تا سال ۲۰۳۶ به بیش از ۱۳۶ هزار تن برسد.

باتری روی-ید هنوز تا تولید تجاری فاصله دارد

با وجود نتایج امیدوارکننده، فناوری جدید دانشگاه فلیندرز هنوز در مرحله نمونه‌سازی قرار دارد و وارد تولید تجاری نشده است. آزمایشگاه این دانشگاه اعلام کرده با صنعت برای ایجاد یک بستر نمونه‌سازی همکاری می‌کند.

با این حال، تبدیل این فناوری به یک صنعت واقعی به عواملی فراتر از شیمی باتری بستگی دارد؛ از جمله سرمایه‌گذاری برای تولید، توسعه زیرساخت‌های ساخت و میزان استقبال بازار. پژوهش فعلی هنوز پاسخی قطعی برای این چالش‌ها ارائه نمی‌کند.

جمع‌بندی

باتری جدید روی-ید آبی دانشگاه فلیندرز با تحمل بیش از ۶۰ هزار چرخه و امکان شارژ بسیار سریع، یکی از نمونه‌های امیدوارکننده برای توسعه فناوری جایگزین لیتیوم-یون است. استفاده از روی، ساختار جدید مبتنی بر سیکلودکسترین و کاهش اثر شاتل از مهم‌ترین ویژگی‌های این طرح هستند؛ با این حال، تجاری‌سازی و تولید در مقیاس بالا هنوز انجام نشده است.

به نظر شما باتری‌های روی-ید می‌توانند در آینده جایگزین مناسبی برای باتری‌های لیتیوم-یون شوند یا چالش‌های تولید انبوه مانع این تغییر خواهند شد؟

اشتراک در
اطلاع از
0 Comments
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها
مطالب اخیر
امیرحسین ملکی