این روزها با زیاد شدن انواع تبلت و لپ تاپ و اسمارت فون هایی که همگی به کمک نیروی برق زنده اند، باتری ها به یکی از جذاب ترین و البته کاربردی ترین موضوعات پژوهشی تبدیل شده اند. با دیپ لوک همراه باشید…
ماده ای همه کاره برای باتری ها!
مهندسان دانشگاه مری لند نوعی باتری ساخته اند که به طور کامل از یک نوع ماده تشکیل شده است. این ماده می تواند هم الکتریسته را عبور دهد و هم آن را ذخیره کند. دکتر Kang Xu می گوید: “تا جایی که من اطلاع دارم، تا کنون تحقیقی مشابه ما انجام نشده است. این پروژه می تواند باعث پیشرفت های انقلابی در حوزه ی باتری های حالت جامد شود”.
یک شیرینی شکلاتی را در نظر بگیرید. اکثر باتری ها مثل شیرینی های شکلاتی، در هر یک از پایانه های خود دارای لایه ای از ماده برای الکترودها هستند که به حرکت یون ها از طریق پوشش خامه ای یا همان الکترولیت ها کمک می کنند. Chunsheng Wang، استاد دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه مری لند و تیمش، ماده ای ساخته اند که هم دارای ویژگی های الکترولیت ها و هم الکترودها است، یعنی یک شیرینی ترد و خوشمزه!
Fudong Han ، نویسنده ی اول مقاله و دانشجوی کارشناسی ارشد می گوید: ” ضخامت باتری ما ۶۰۰ میکرون، یعنی حدود یک سکه ی ده سنتی است، در حالیکه باتری های حالت جامد رایج، در واقع فیلم بوده و حدود ۴ برابر نازک تر هستند .این بدان معناست که باتری ما می تواند انرژی بیشتری را ذخیره کند.”
ماده ی جدید، ترکیبی از گوگرد، ژرمانیوم، فسفر و لیتیوم است. این ترکیب به عنوان الکترولیت حرکت دهنده ی یون ها استفاده می شود. دانشمندان برای ساختن الکترودهایی که یون ها را بین الکترولیت ها عبور می دهند و باتری را شارژ و دشارژ می کنند، در هر پایانه، کربن را به این الکترولیت اضافه کردند. باز هم برویم سراغ شیرینی شکلاتی! مثل این است که شکر بیشتری به مخلوط خامه اضافه کنید! کربن به عبور الکتریسیته از یک سمت به سمت دیگر کمک می کند.
اگر چه ساخت این باتری بسیار راحت است و از طریق فشرده کردن پودری در یک استوانه ی فولادی و پلاستیکی انجام می شود، اما هنوز در مرحله ی مفهومی است. هان می گوید: ” ما هنوز در حال تست کردن این ماده هستیم تا تعداد دفعاتی را که می تواند الکتریسیته را شارژ و دشارژ کند، پیدا کنیم و ببینیم آیا نامزد واقعی برای تولید است یا نه”
دلیل انقلابی دانستن این باتری، این است که اتفاقات رخ داده در حدواسط بین الکترود و الکترولیت را توجیه می کند. یک برهمکنش طولانی بین این دو می تواند باعث دیواری از ماده ی بی مصرف شود که مانع کارکرد درست باتری ها می شود. این دیوار مقاومت را در حدواسط جامد-الکترولیت افزایش داده و به دنبال آن، گرما را افزایش می دهد که باتری را بی مصرف تر می کند. از آنجایی که این باتری جدید فقط از یک ماده تشکیل شده، انرژی می تواند بدون مقاومت زیادی، جریان یابد. این بدان معناست که باتری به آسانی شارژ و دشارژ می شود.
هان می گوید: “ترکیبات برپایه ی گوگرد، با محیط زیست سازگار نیستند. بنابراین در گام بعد ما تلاش خواهیم کرد تا از اکسیدها که به گاز سمی تجزیه نمی شوند، استفاده کنیم.”
منبع: phys.org
گفتگو۱ دیدگاه
به نظر من مشکل باتری بیشتر به خاطر عملکرد لایه دوگانه الکتریکی آن می باشد که امروزه با استفاده از گرافن و کوانتوم دات ها و ترکیبات سخت فلؤر دار می توان باتری هایی با کارکرد حدود ۵۰ – ۲۰ برابر نسبت به باتری های معمولی تولید کرد که به علت ارزانی گرافن مقرون به صرفه می باشد.