انقلاب در باتریها؛ سدیم جای لیتیوم را میگیرد!
دانشمندان با ساخت نخستین باتری سدیمیونی حالتجامد فوق ایمن نوید کاهش قیمت و پایان خطر آتشسوزی در خودروهای برقی را میدهند.
پژوهشگران این موفقیت را در دو مقاله علمی منتشر کردهاند: نخستین مقاله در ۱۹ مه در مجله Advanced Materials و مقاله دوم در ۱۵ اوت در Advanced Functional Materials به چاپ رسیده است.
به گزارش برنا، باتریهای لیتیومیونی که امروزه در دستگاههایی مانند تلفنهای همراه و خودروهای برقی بهکار میروند با مشکلی بهنام فرار حرارتی مواجه هستند. در این حالت وارد شدن آسیب یا اتصال کوتاه میتواند واکنشی زنجیرهای و افزایشی در تولید گرما ایجاد کند که گاه به آتشسوزی یا انفجار باتری منجر میشود. این باتریها همچنین حاوی الکترولیتهای مایع آلی هستند که علاوه بر افزایش چگالی انرژی، قابلیت شارژدهی مناسب را فراهم میکنند؛ اما بسیار قابل اشتعالاند.
در مقابل باتریهای سدیمیونی بهطور ذاتی ایمنتر هستند؛ زیرا مواد کاتدی پایدارتر و پتانسیل الکتروشیمیایی کمتری نسبت به لیتیوم دارند که احتمال وقوع فرار حرارتی را کاهش میدهد. با این حال چگالی انرژی پایینتر و عمر کوتاهتر چرخه شارژ مانع از فراگیر شدن این فناوری شده است.
پژوهش جدید این مسیر را تغییر میدهد. محققان مادهای جامد حاوی گوگرد و کلر ساختهاند که میتواند همانند الکترولیت مایع رسانایی ایجاد کند، اما با پایداری بسیار بیشتر. باتری نمونه پس از ۶۰۰ چرخه شارژ با جریان ۰.۱ C، راندمان کولمبی ۹۹.۲۶ درصدی از خود نشان داد؛ رقمی نزدیک به آنچه در باتریهای لیتیومی تجاری دیده میشود.
یانگ ژائو، استاد مهندسی در دانشگاه وسترن کانادا در ویدئویی توضیح داد که این نوآوری با جایگزینی کامل الکترولیت مایع با یک الکترولیت جامد غیرقابل اشتعال به دست آمده است. پژوهشگران همچنین با استفاده از فناوری پرتو ایکس در Canadian Light Source مسیر حرکت یونها و ساختارهای پیوندی در این الکترولیت را بررسی کردند.
این فناوری میتواند زمینه استفاده گستردهتر از باتریهای سدیمیونی را فراهم کند؛ بهویژه در حوزههایی که نیاز به ایمنی بالا دارند مانند سیستمهای ذخیره انرژی شبکهای (BESS). آتشسوزیهای اخیر در تاسیسات BESS در ایالت کالیفرنیا نگرانیها را افزایش داده و استفاده از سدیم ممکن است راهحلی قابلاعتماد ارائه دهد.
افزون بر این سدیم بهمراتب فراوانتر از لیتیوم است و تولید انبوه باتریهای سدیمیونی میتواند هزینههای زنجیره تامین را کاهش دهد. علاوه بر آن، بازیافت این باتریها به دلیل نبود فلزات سنگین و مواد خطرناک، سادهتر است.
چندین شرکت بزرگ خودروسازی نیز به این عرصه ورود کردهاند. در آوریل امسال شرکت چینی CATL اعلام کرد که تولید انبوه باتریهای سدیمیونی مبتنی بر پلتفرم Naxtra را آغاز کرده است و این باتریها از سال ۲۰۲۶ وارد خودروها خواهند شد. شرکت BYD نیز در حال توسعه باتریهای سدیمیونی برای ذخیرهسازی انرژی در مقیاس شبکهای است.
پژوهشگران اکنون در تلاشاند تا نشان دهند این فناوری جدید علاوه بر ایمنی به چگالی انرژی مطلوب و قابلیت تولید صنعتی در مقیاس بزرگ نیز دست پیدا خواهد کرد؛ نیازهایی که برای رقابت با سلطه باتریهای لیتیومیونی در بازار جهانی ضروری است.
انتهای پیام/
