www.elecom4u.ir

تلفن همراه شما در شرف از خاموش شدن است و نمی توانید جایی برای شارژ کردن آن پیدا کنید. لپ تاپ شما داغ می شود … آیا ممکن است باتری در شرف آتش گرفتن باشد؟ تا چه فاصله‌ای می‌توانید وسیله نقلیه برقی خود را برانید؟ و هزاران مثال دیگر که زندگی را به شدت به انرژی باتری‌ها وابسته کرده است از آنجایی که سناریوهایی مانند این به طور فزاینده ای رایج می شوند، واضح است که ما به باتری‌هایی نیاز داریم که انرژی بیشتری را ذخیره کنند، طول عمر بیشتری داشته باشند و استفاده از آنها ایمن تر باشد. خوشبختانه، فناوری‌های باتری جدید در راه هستند.

1-باتری های لیتیوم تنگستن NanoBolt

محققان N1 Technologies، Inc. با کار بر روی مواد آند باتری، نانولوله‌های تنگستن و کربنی چند لایه اضافه کردند که به زیرلایه آند مسی متصل می‌شوند و ساختار نانو شبکه‌ای را ایجاد می‌کنند. این سطح بزرگ برای اتصال یون‌های بیشتری در طول چرخه های شارژ و تخلیه تشکیل می‌دهد. این عمل باعث می‌شود باتری لیتیوم تنگستن NanoBolt سریعتر شارژ شود و همچنین انرژی بیشتری ذخیره کند.

نانولوله ها برای استفاده در هر اندازه و سایز باتری لیتیومی آماده برش به اندازه مورد نظر هستند.

2- باتری های اکسید روی منگنز

یک باتری واقعا چگونه کار می کند؟ با بررسی فرضیات مرسوم، تیمی مستقر در آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام DOE یک واکنش تبدیل شیمیایی غیرمنتظره را در یک باتری اکسید روی – منگنز پیدا کردند. آنها دریافتند اگر بتوان آن فرآیند را کنترل کرد، می‌تواند چگالی انرژی را در باتری‌های معمولی بدون افزایش هزینه افزایش دهد. این باتری اکسید روی منگنز را جایگزین احتمالی باتری‌های لیتیوم یونی و سرب اسیدی می کند، به ویژه برای ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ برای پشتیبانی از شبکه برق کشور کاربردی هستند.

3- باتری های الکترولیت ارگانوسیلیک

مشکل باتری های لیتیومی خطر آتش گرفتن یا انفجار الکترولیت است. رابرت همرز و رابرت وست، استادان شیمی دانشگاه ویسکانسون-مدیسون، در جستجوی چیزی ایمن‌تر از سیستم حلال مبتنی بر کربنات در باتری‌های لیتیوم یونی، حلال‌های مایع مبتنی بر سیلیس ارگانیک (OS) را توسعه دادند. الکترولیت‌های به دست آمده را می‌توان در سطح مولکولی برای بازارهای صنعتی، نظامی و مصرفی باتری لیتیوم یونی مهندسی کرد.

4- باتری های الکترولیت ژل نانوسیم طلا

در جستجوی الکترولیت بهتر برای باتری‌های لیتیوم یونی، محققان دانشگاه کالیفرنیا در ایروین ژل‌هایی را آزمایش کردند که به اندازه مایعات قابل احتراق نیستند. آنها سعی کردند نانوسیم های طلا را با دی اکسید منگنز پوشش دهند و سپس آنها را با ژل الکترولیت بپوشانند. در حالی که نانوسیم‌ها معمولاً برای استفاده در باتری‌ها بسیار ظریف هستند، اما این سیم‌ها انعطاف‌پذیر شده بودند. هنگامی که محققان الکترود حاصل را شارژ کردند، متوجه شدند که این الکترود 200000 چرخه را بدون از دست دادن توانایی خود در نگه داشتن شارژ طی کرده است. این در مقایسه با 6000 چرخه در یک باتری معمولی نتیجه بسیار خوبی است.

5- باتری های TankTwo String Cell™

یک مانع برای استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) فرآیند شارژ مجدد آهسته است. در جستجوی راهی برای تبدیل ساعت‌ها به دقیقه و زمان شارژ مجدد باتری، TankTwo به دنبال مدولار کردن باتری بود. باتری String Cell™ آنها حاوی مجموعه ای از سلول های کوچک مستقل و خودسازماندهی است. هر سلول رشته ای از محفظه پلاستیکی تشکیل شده است که با یک ماده رسانا پوشانده شده است که به آن اجازه می دهد به سرعت و به راحتی با بقیه ارتباط برقرار کند. یک واحد پردازش داخلی اتصالات در سلول الکتروشیمیایی را کنترل می کند. برای تسهیل شارژ سریع یک خودروی الکتریکی، توپ‌های کوچک موجود در باتری خارج شده و با سلول‌های شارژ شده در ایستگاه شارژ تعویض می‌شوند. در ایستگاه، سلول ها را می توان برای استفاده مجدد در ساعات کم بار شارژ کرد.

در حال حاضر، ممکن است مجبور باشیم مشکل باتری تلفن‌ها، داغ شدن لپ‌تاپ‌ها و دوری از خودروهای برقی را تحمل کنیم. با این حال، به نظر می‌رسد راه‌حل‌هایی در افق هستند، بنابراین آینده بهتری با بهینه سازی تکنولوژی ساخت باتری در دسترس است. در ادامه به کشف فناوری جدید دیگری در ساخت باتری نسل جدید خواهیم پرداخت.

“فناوری رویایی” باتری با کشف جدید یک گام به واقعیت نزدیکتر شد

یک باتری سدیم سولفور که توسط مهندسان دانشگاه تگزاس در Austin ساخته شده است، یکی از بزرگترین موانعی را حل می کند و این فناوری را به عنوان یک جایگزین تجاری قابل دوام برای باتری های لیتیوم یونی که در همه چیز از تلفن های هوشمند گرفته تا وسایل نقلیه الکتریکی را تامین می کند، از بین می برد.

سدیم و گوگرد به عنوان مواد جذاب و قابل دسترس برای تولید باتری در آینده حائز اهمیت هستند، زیرا ارزان تر و در دسترس تر از موادی مانند لیتیوم و کبالت هستند که نگرانی های زیست محیطی و حقوق بشری نیز دارند. به همین دلیل، محققان در دو دهه گذشته روی باتری‌های مبتنی بر سدیم در دمای اتاق کار کرده‌اند.

آروموگام مانتیرام، مدیر موسسه مواد تگزاس UT و استاد دپارتمان مهندسی مکانیک واکر، می‌گوید: «من آن را یک فناوری رویایی می‌نامم، زیرا سدیم و گوگرد فراوان، برای محیط‌ زیست بی‌خطر هستند و کمترین هزینه‌ای را که فکر می‌کنید، دارند. “با گسترش برق رسانی و افزایش نیاز به ذخیره انرژی تجدیدپذیر در آینده، هزینه و مقرون به صرفه بودن تنها عامل غالب خواهد بود.”

در یکی از دو پیشرفت اخیر باتری سدیم از UT Austin، محققان ساختار الکترولیت را تغییر دادند، مایعی که حرکت یون‌ها را به عقب و جلو بین کاتد و آند برای تحریک شارژ و تخلیه باتری‌ها تسهیل می‌کند. آنها به مشکل رایج باتری‌های سدیمی در رشد ساختارهای سوزنی مانند به نام دندریت بر روی آند تمرکز کردند که می‌تواند باعث تخریب سریع باتری، اتصال کوتاه و حتی آتش گرفتن یا انفجار شود.

این محققان یافته‌های خود را در مقاله اخیر در مجله انجمن شیمی آمریکا منتشر کردند.

در الکترولیت‌های قبلی باتری‌های سدیم-گوگرد، ترکیبات میانی تشکیل‌شده از گوگرد در الکترولیت مایع حل می‌شوند و بین دو الکترود درون باتری مهاجرت می‌کنند. این دینامیک که به عنوان شاتلینگ شناخته می‌شود، می تواند منجر به از دست دادن مواد، تخریب اجزا و تشکیل دندریت شود.

محققان یک الکترولیت ایجاد کردند که از حل شدن گوگرد جلوگیری می‌کند و در نتیجه مشکلات شاتل و دندریت را حل می‌کند. این چرخه سبب شده تا باتری عمر طولانی تر داشته و عملکرد پایداری را در بیش از 300 چرخه شارژ-دشارژ نشان می‌دهد.

آمروث بهارگاو، دانشجوی دکترا در آزمایشگاه مانتیرام، گفت: “وقتی شکر زیادی در آب می ریزیم، محلول موجود اشباع شده و نمی‌توان شکر بیشتری در آب حل کرد و به صورت نیمه حل شده باقی می‌ماند.” بعضی چیزها نیمه متصل و نیمه حل شده اند. در باتری، ما آن را در حالت نیمه حل می خواهیم.”

الکترولیت باتری جدید با رقیق کردن محلول نمک غلیظ با یک حلال بی اثر و غیرمشارکت کننده که حالت “نیمه حل شده” را حفظ می کند، در حالت مشابهی طراحی شده است. محققان دریافتند که چنین الکترولیتی از واکنش‌های ناخواسته در الکترودها جلوگیری می کند و در نتیجه عمر باتری را افزایش می دهد.

قیمت لیتیوم در سال گذشته به شدت افزایش یافته است و نیاز به جایگزین‌ها را نشان می‌دهد. استخراج لیتیوم به دلیل اثرات زیست محیطی آن، از جمله استفاده سنگین از آب های زیرزمینی، آلودگی خاک و آب، و انتشار کربن مورد انتقاد قرار گرفته است. در مقایسه، سدیم موجود در اقیانوس‌ها، ارزان‌تر و سازگارتر با محیط زیست است.

باتری‌های لیتیوم یون معمولاً از کبالت نیز استفاده می‌کنند که گران‌قیمت است و بیشتر در جمهوری دموکراتیک کنگو آفریقا استخراج می‌شود، جایی که تأثیرات قابل‌توجهی بر سلامت انسان و محیط‌زیست دارد. سال گذشته، Manthiram یک باتری لیتیوم یونی بدون کبالت را به نمایش گذاشت.

محققان قصد دارند با آزمایش آن با باتری‌های بزرگ‌تر، پیشرفت خود را کامل کنند تا ببینند آیا می‌تواند برای فناوری‌هایی مانند وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره‌سازی منابع تجدیدپذیر مانند باد و خورشید قابل استفاده باشد یا خیر.