باتری‌هایی ارزان‌تر و قوی‌تر

یکی از عمده‌ترین موانع بر سر راه گسترش استفاده از خودروهای برقی، قیمت بالای این خودروهاست. باتری خودروهای برقی یکی از اصلی‌ترین قطعاتی است که باعث افزایش قیمت آنها می‌شود.
محاسبات …

یکی از عمده‌ترین موانع بر سر راه گسترش استفاده از خودروهای برقی، قیمت بالای این خودروهاست. باتری خودروهای برقی یکی از اصلی‌ترین قطعاتی است که باعث افزایش قیمت آنها می‌شود.

محاسبات کارشناسان نشان می‌دهد برای همه‌گیری بیشتر خودروهای برقی، قیمت باتری‌های مورد استفاده در آنها باید تا ۸۰ درصد قیمت فعلی کاهش یابد. در این میان، دو پژوهشی که بتازگی منتشر شده بارقه‌هایی از امید را برای کاهش بیشتر هزینه تولید باتری‌ها به وجود آورده است.

سال‌هاست پژوهشگران روی ساخت نوعی باتری که یکی از الکترودهای آن از جنس لیتیوم و دیگری از جنس گوگرد است، کار می‌کنند. از دیدگاه نظری، این نوع باتری می‌تواند سه تا پنج برابر باتری‌های معمولی لیتیومی انرژی در خود ذخیره کند، اما مشکل اینجاست که فلز لیتیوم بشدت با آب واکنش می‌دهد و می‌تواند در طول زمان ساختاری ریشه‌مانند در درون باتری ایجاد کند. این ساختار می‌تواند بعدها سبب اتصال الکترودهای مثبت و منفی به هم شده و ایجاد مدار کوتاه (اتصالی) کند که می‌تواند حتی سبب آتش گرفتن باتری شود. همین امر بسیاری از دانشمندان را به سوی طراحی باتری‌های مشابهی که از فلز لیتیوم استفاده نمی‌کنند سوق داده است.

در یکی از این انواع نوین باتری، به جای الکترود گوگردی، الکترودی از جنس سولفید لیتیوم (ترکیب گوگرد و لیتیوم) قرار داده شده است. به این شکل، لیتیوم مورد نیاز تامین شده و دیگر نیازی به لیتیوم نیست و می‌توان به جای آن از گرافیت (که در باتری‌های لیتیوم - یونی امروزی استفاده می‌شود) یا حتی سیلیکون بهره برد.

مشکل اینجاست که سولفید لیتیوم از نظر الکتریکی عایق است و همین سبب کاهش سرعت شارژ باتری و در نتیجه میزان انرژی قابل انتقال باتری می‌شود، اما دو پژوهش جدید روش‌هایی را برای کاربردی ساختن این نوع باتری پیشنهاد کرده‌ است. در این پژوهش‌ها، روش‌هایی کم‌هزینه برای ساخت باتری‌های لیتیوم ـ گوگردی با قابلیت ذخیره میزان زیادی انرژی ارائه شده است.

یکی از این راه‌ها این است که نخستین بار که باتری شارژ می‌شود از ولتاژ بالاتری استفاده شود تا به این وسیله ساختار شیمیایی الکترود تغییر یافته و مشکل رسانایی آن برطرف شود. با این حال برای افزایش رسانایی، باید کربن را با سولفید لیتیوم ترکیب کرد که این خود سبب کاهش میزان انرژی قابل ذخیره توسط الکترود می‌‌شود.

در این مرحله، دانشمندان به روش دیگری برای کاهش میزان کربن مورد نیاز برای ترکیب با کاتد دست یافتند. به این شکل، درصد سولفید لیتیوم موجود در کاتد از ۵۰ درصد به ۵‌/‌۶۷ درصد افزایش می‌یابد. همین تغییر در ساختار باتری سبب می‌شود کل ظرفیت باتری به ازای هرکیلوگرم از ۳۵۰ وات ساعت به ۶۱۰ وات ساعت برسد.

technologyreview / مترجم: صالح سپهری‌فر