خب رفقا، یه خبر خیلی جالب از دنیای باتری‌ها دارم که واقعاً می‌تونه آینده ماشین‌های برقی و ذخیره‌سازی انرژی رو متحول کنه! یه تیم محقق از دانشگاه نانکای چین با کمک همکاراشون موفق شدن یه جور ژل الکترولیت جدید بسازن که دقیقاً مشکلات همیشگی باتری‌های لیتیومی رو حل می‌کنه.
اول بذار روشن کنم: الکترولیت همون ماده‌ایه که توی باتری بین دو قطبش قرار می‌گیره و باعث حرکت یون‌های لیتیوم میشه، که در واقع جریان رو توی باتری راه میندازه. تا حالا معمولاً از نوع مایعش استفاده می‌کردن، ولی کلی دردسر داشت. مثلاً اگه بشکه‌ش سوراخ شه یا نشتی بده، احتمال آتیش‌سوزی یا خراب شدن باتری میره بالا. یه مشکل دیگه هم همین دندریت‌ها بودن؛ یعنی مثل خار و شاخک‌های ریز فلزی که وسط باتری رشد میکنن و می‌تونن باعث اتصال کوتاه (یا همون شورت شدن مدار) و انفجار بشن!
پیشرفت جدید اینه که بچه‌های نانکای اومدن یه ژل عمیق اوتکتیک (DEGE) ابداع کردن که باز با یه قلاب جدید بازی رو بردن: توی ساختارش فلورین استفاده کردن! فلورین همون عنصریه که توی خمیر دندون می‌بینیم و اینجا باعث پایداری بیشتر باتری شده. محقق‌ها گفتن با این ژل خاص، باتری‌های آزمایشی‌شون تونستن بالای ۹۰۰۰ ساعت بدون مشکل کار کنن! یعنی حسابی دوام آوردن. تازه توی دمای ۸۰ درجه هم تونستن تا ۳۰۰ چرخه، سالم بمونن.
حالا چی شد که این ژل انقدر فرقه؟ بیان ساده بخوام بگم، توی ساختارش یه مولکول خاص با اسم عجیب «۲,۲,۲-تری‌فلوئورو-N-متیل‌استامید» گذاشتن (نگران نباش، فقط بدون این یه مدل ترکیب شیمیاییه که باعث شده الکترودها راحت‌تر یون لیتیوم رو رد‌وبدل کنن). این کار باعث شد لایه محافظ خیلی محکمتری به اسم SEI درست بشه – SEI همون لایه باریکیه که رو الکترودها تشکیل میشه تا جلوی خرابکاری و رشد دندریت رو بگیره.
یه نکته باحال دیگه: اگه دنبال عدد و رقم هستی، اینا تونستن یه لایه SEI درست کنن که سختی‌اش نزدیک ۶.۹ گیگاپاسکال (واحد سفتی و قدرت) بوده! بیشتر از خیلی از محافظ‌های قبلی. پس دندریت‌ها دیگه جرات رشد کردن ندارن.
اما این همه ماجرا نیست! ژلی که ساختن علاوه بر اینکه جلوی نشتی رو می‌گیره، توی آزمایش‌های خطرناک هم سربلند بیرون اومده – مثلاً سوراخ کردن باتری یا تست‌های حرارت بالا انجام دادن و این باتری‌ها اصلاً کم نیاوردن. یعنی امنیت باتری‌های برقی رو بردن بالاتر.
پروفسور لیو، یکی از سردسته‌های این پروژه گفته: «چیزی که ما نشون دادیم اینه که اگه طراحی مولکولی دقیق داشته باشی، می‌تونی همزمان چندتا مشکل باتری لیتیومی رو حل کنی.» با کارهای اونا حالا رویای استفاده از باتری‌های لیتیومی با انرژی بیشتر، عمر طولانی‌تر و امنیت زیادتر داره واقعی‌تر میشه.
در کل با این دستاورد جدید و حل مشکل دندریت و نشتی، باتری‌های برقی دیگه دارن به اون مرحله‌ای می‌رسن که بشه با خیال راحت توی خودروها یا حتی ایستگاه‌های برق سراسری ازشون استفاده کرد. شاید خیلی زود باتری‌هایی ببینیم که با این زمینه علمی سراسر جهان رو پر کنن و به آینده حمل‌ونقل سبز و انرژی پایدار کمک کنن.
یه نکته هیجان‌انگیز دیگه اینکه همزمان با این پروژه، دانشمندای دیگه توی چین اومدن یه ماده افزودنی به الکترولیت ساختن که بر پایه «تیواتر» هست و تونسته عمر باتری لیتیومی ماشین برقی رو تا ۳۰۰۰ چرخه برسونه. یعنی حالا رقابت حسابی داغ شده و آینده باتری‌های ما خیلی روشن‌تر شده!
در نهایت این تحقیق جالب توی مجله معتبر American Chemical Society چاپ شده و به نظر میاد یه نقطه شروع جدی برای نسل جدید باتری‌ها باشه. خب، حالا وقتشه با خیال راحت به برق آینده سلام کنیم!
منبع: +
