احتمالاً خیلی از ماها شنیدیم که باتری‌های حالت‌جامد یا Solid-state چقدر می‌تونن آینده ماشین‌های برقی (EV) رو متحول کنن. این باتری‌ها به جای اینکه توشون از الکترولیت مایع (که می‌تونه آتیش بگیره یا داغ بشه) استفاده بشه، کاملاً جامدن و همین باعث میشه امنیت بیشتری داشته باشن و دیگه نگرانی آتیش‌سوزی یا داغی زیاد رو نداشته باشین.
اما خب، تا الان یه بدشانسی بزرگ همراه این باتری‌ها بوده: وقتی شارژ سریعشون می‌کنی یا حتی توی سرما ازشون کار می‌کشی، لایه محافظتی‌شون (که بهش میگن SEI یا لایه بین‌سطحی جامد – یک جور پوشش محافظ برای حرکت یون‌های لیتیوم) خیلی زود ترک می‌خوره و خراب میشه. این ترک‌ها باعث میشه لیتیوم نامنظم ته‌نشین بشه و خیلی زود باتری عمرشو از دست بده یا حتی خراب بشه.
ولی حالا یه تیم باحال از دانشگاه‌های چین (دانشگاه Tsinghua و Tianjin) یه راه‌حل عجیب و جالب پیدا کردن: اومدن به جای اینکه این لایه رو سفت‌تر و سخت‌تر کنن، انعطاف‌پذیرش کردن! فکر کن مثل اینه که به جای یه دیوار آجری، بتونی یه دیوار پلاستیکی ارتجاعی بذاری که ضربه‌رو جذب کنه و ترک برنداره.
این تیم برای این کار سراغ یک ترکیب بر پایه نقره یعنی Ag₂S و AgF رفتن (اگه اینا رو نمی‌شناسی مهم نیست، فقط بدون که ترکیبات نقره‌ای هستن که می‌تونن هم قوی باشن هم یه ذره نرم و منعطف!). با این تکنیک، این لایه SEI جدید می‌تونه خم بشه، بدون اینکه ترک بخوره یا بشکنه، و همچنان به یون‌های لیتیوم اجازه میده راحت بالا و پایین برن. نتیجه‌ی کارشون تو آزمایشگاه واقعاً چشم‌گیر بود: باتری‌هایی که با این پوشش جدید تست شدن، تونستن بیشتر از ۴۵۰۰ ساعت تو شرایط فشار بالا بدون هیچ مشکلی کار کنن! یعنی یه عمری طولانی تو دنیای باتری‌ها!
حتی از این هم جالب‌تر، این باتری‌ها تو دمای منفی ۳۰ درجه‌ی سانتی‌گراد (یعنی سرمایی که خیلی از باتری‌های معمولی رو از پا درمیاره)، تا ۷۰۰۰ ساعت هم کارایی و بازده‌شون رو از دست ندادن. واقعاً عجیبه!
حالا جالبیش اینه که محقق‌ها الهام‌شونو از طبیعت گرفتن. تو بدن ما یا تو کلی صدف و پوسته و تاندون (همون رگ‌ها و بافت‌های کشسان) همیشه ترکیبی از مواد نرم و سفت با هم قاطی شده تا هم مقاوم باشن هم انعطاف داشته باشن. این دانشمندها هم همین ایده رو تو لایه محافظ_SEI پیاده کردن: هم مواد نرم توش هست، هم مواد سفت، نتیجه‌اش چی شد؟ توزیع استرس مکانیکی روی باتری خیلی یکنواخت‌تر میشه و خیلی سخت‌تر ترک می‌خوره یا خراب میشه. ضمناً شارژ و دشارژ شدن باتری هم راحت‌تر و پایداتر انجام میشه.
حالا ممکنه فکر کنی همه‌ی دنیا قراره خیلی زود از این باتری‌ها استفاده کنه؛ ولی عجله نکن! خود محقق‌ها میگن راه زیادی تا تولید انبوه این باتری‌ها مونده. چون ساختن باتری حالت‌جامد تو تیراژ بالا هنوز کلی دردسر فنی و هزینه داره و باید کلی روی فرآیند ساخت و ترکیب مواد کار کنن تا بشه پای ثابت ماشین‌های برقی یا منابع ذخیره انرژی تجدیدپذیر، مخصوصاً تو شرایط سخت و دمای پایین بشه.
در هر حال، این داستان نشون میده امیدواری برای داشتن باتری‌هایی که هم عمر زیادی دارن، هم آتش نمی‌گیرن و هم سرمای شدید رو تحمل می‌کنن، بیشتر از همیشه واقعی و نزدیک شده. حالا باید منتظر بمونیم ببینیم نسل بعدی ماشین‌های برقی، مثل مدل‌هایی که تویوتا گفته از ۲۰۲۷ با این تکنولوژی میاره، واقعاً می‌تونن این امتیازها رو به ما بدن یا نه!
منبع: +
