خب بچهها، بذارین یه خبر خفن از دنیای باتریها رو تعریف کنم! تو دانشگاه کوئینزلند استرالیا، محققها یه جور الکترولیت جامد جدید ساختن که میتونه کلاً داستان ذخیرهسازی انرژی رو متحول کنه؛ مخصوصاً واسه جاهایی که باید برق زیادی ذخیره بشه، مثلاً توی برقرسانی شبکه برق.
حالا این الکترولیت جدید رو روی باتریهای سدیمی امتحان کردن و نتایجش واقعاً فوقالعاده بوده! باتریهایی که با این ماده ساخته شدن، تونستن بیش از ۵۰۰۰ ساعت (یعنی تقریباً ۷ ماه کار مداوم!) تو دمای ۸۰ درجه سانتیگراد کار کنن و جالبتر اینه که بعد از ۱۰۰۰ بار شارژ و دشارژ، هنوز بیش از ۹۱٪ ظرفیت اصلیشون رو حفظ کردن. یعنی چی؟ یعنی واسه انرژیهای تجدیدپذیر (همون انرژی خورشیدی، بادی و اینا که همیشه پایداری برق توش چالشیه) عالی خواهد بود!
الان احتمالاً یه سوال پیش میاد که اصلاً چرا باتریهای سدیمی مهم شدن؟ خب باتری لیتیم-یونی الان همه جا هست، ولی سدیم چون فراوانتر و ارزونتره، حسابی به چشم اومده. سدیم تقریباً تو همه جا پیدا میشه، برعکس لیتیوم که معادنش محدوده و گرون درمیاد.
ولی تا الان یه مشکل اساسی جلوی راه باتریهای سدیمی بوده: مسئله ایمنی. دلیلش هم الکترولیتهای معمولی بوده که مایع هستن و عموماً اشتعالپذیرن! یعنی اگه یه اخلالی پیش بیاد، احتمال آتیش گرفتن باتری هم هست (دقیقاً همون اتفاقاتی که تو باتریهای خودروهای برقی یا اسکوترها دیدین). دکتر چنگ ژانگ، رئیس تیم تحقیقاتی هم گفته که این مایعات اگه بیش از حد گرم بشن، میتونن باعث آتیشسوزی یا انفجار بشن.
ماجرا وقتی بدتر میشه که تو باتری بعد از چند بار شارژ و دشارژ، داخلش ساختارهایی به اسم دیندرایت (همون شاخهها و سوزنهای ریز فلزی) تشکیل میشه که میتونن اتصالی ایجاد کنن و فاجعه به بار بیارن! یعنی هم عمر باتری رو کم میکنن، هم امنیتش رو زیر سوال میبرن.
اینجا بود که دکتر ژانگ و دانشجوش ژو چن اومدن و یه الکترولیت جامد جدید ساختن که اسم شیمیایی عجیب غریبی داره: P(Na3-EO7)-PFPE! نگران نباشید، کلیتش اینه که یه پلیمر جامد و شبیه پلاستیکه، نه مایعه و نه آتیشگرفتنی! از اون بهتر، جلوی رشد همین دیندرایتها رو هم میگیره.
خلاقیت شون این بوده که ساختار داخلی پلیمر رو به صورت مکعب مرکزی (body-centered cubic) طراحی کردن؛ یعنی تو دل این ماده یه تونلهای کوچیک میسازن که سدیم بتونه راحت و بیدردسر مثل لیتیوم تو این شبکه حرکت کنه و دیگه دیندرایت هم در کار نباشه. دوست داری بدونی body-centered cubic یعنی چی؟ یه جور آرایش بلوره که وسط هر مکعب یه اتم هست و همین ساختار یه عالمه تونل میسازه. خلاصه سدیمها حالا خیلی راحت میان و میرن!
فعلاً این نتایج خفن تو دمای بالا به دست اومده، و تیم تحقیق الان دارن روش کار میکنن که تو دمای اتاق (دمای معمولی) هم به همین دوام و کارایی برسند.
اما فعلاً تنها این تیم استرالیایی نیست که تو این زمینه فعاله. اخیراً محققهای دیگه هم هستن که با بهبود طراحی، تونستن باتریهای سدیمی جامد رو تو دمای اتاق و حتی زیر صفر هم تست کنن و نتایج خوبی گرفتن. مثلاً تو ژاپن، تیم دانشگاه علوم توکیو اومدن و الکترود مثبت (کاتد) باتری سدیمی رو با عنصر اسکاندیوم (این عنصر کمیاب باعث بهبود استحکام و طول عمر الکترود میشه) تقویت کردن و تونستن بعد از ۳۰۰ چرخه، ۶۰٪ ظرفیت اولیه رو حفظ کنن که نسبت به قبل یه جهش حسابی به حساب میاد.
درسته که هنوز راهی تا ورود نهایی این تکنولوژی به بازار مونده، اما با پیشرفتهایی مثل این الکترولیت جامد ایمن و پایدار، امیدها برای ذخیرهسازی ارزان و بیخطر انرژیهای تجدیدپذیر خیلی زیاد شده. پس منتظر باشید، شاید چند سال دیگه باتریهای سدیمی مقاوم و ایمن توی خونههامون و حتی ماشینهامون کار بذارن!
منبع: +
