محققان دانشگاه استنفورد روشی جدید برای افزایش طول عمر باتری ها پیدا کردند

محققان دانشگاه استنفورد توانستند با کشف آندهای لیتیومی پایدار در فرآیند تولید باتری ها تحولی بزرگ ایجاد کنند. در حالی که تکنولوژی موجود در گوشی های هوشمند با سرعت بسیار زیادی در حال پیشرفت است، فناوری ساخت باتری ها به سالها پیش بر می گردد. اما انتشار نتایج این پژوهش جدید محققان دانشگاه استنفورد امید جدیدی را برای تبدیل باتری های سنتی لیتیوم-یون به باتری های تمام لیتیومی به وجود آورده است.

باتری ها از 3 قسمت اصلی ساحته می شوند: الکترولیت، آند و کاتد. باتری ها ساختار پیچیده ای دارند ولی اگر بخواهیم این ساختار را به صورت ساده بیان کنیم باید بگوییم که الکترولیت حاوی یون های مثبتی است که به سمت آند حرکت می کنند. آند این یون ها را به درون مصرف کننده هدایت می کند و وظیفه کاتد هم بازگرداندن این یون های مثبت به درون باتری برای تکرار این مدار است.

گوشی های جدید از باتری های لیتیوم-یون استفاده می کنند. بدین معنی که در این باتری ها لیتیوم نقش الکترولیت را ایفا می کند. اما اگر از آندهای لیتیومی هم استفاده شود آنگاه بازده و کارایی این باتری ها به شدت افزایش پیدا می کند. استفاده از این آندها در ظاهر آسان به نظر می رسید اما به دلیل ناپایدار بودن آنها این کار عملاً ناممکن بود. طی آزمایش های انجام شده مشخص شد که در هنگام شارژ این باتری ها، تعداد یون های لیتیوم در کنار آند به شدت افزایش پیدا می کند که این به مرور زمان باعث آسیب به مدار موجود در باتری می شود. علاوه بر این آندهای لیتیومی می توانند به سرعت با الکترولیت واکنش دهند و موجب خالی شدن انرژی موجود در باتری شوند.

اما تیمی از محققان دانشگاه استنفورد به سرپرستی استاد خود آقای Yi Cui برای حل این مشکل دست به کار شدند. پس از انجام تحقیقات لازم محققان این تیم متوجه شدند با استفاده از مقداری کربن برای پوشاندن آندها این مشکلات از بین می رود. کربن نه تنها به شدت پایدار است بلکه انعطاف پذیر هم هست که این سبب می شود از ایجاد واکنش بین آند و الکترولیت جلوگیری کند.

Yi Cui در مورد این آندهای لیتیومی می گوید:

از بین همه موادی که ممکن است به عنوان آند استفاده شود، لیتیوم بیشترین قدرت را دارد. عده ای آن را مقدس می دانند. لیتیوم بسیار سبک است و بیشترین چگالی انرژی را دارد. توسط آن می توان به بیشترین انرژی در واحد حجم و جرم رسید و علاوه بر آن باتری های سبک تر و کوچک تر هم تولید کرد.

قبل از اینکه این تکنولوژی جدید به صورت رسمی وارد بازار شود باید پایداری و قابل اطمینان بودن آنها آزمایش و ثابت شود. این باتری های جدید دارای بازدهی 99.9% هستند که در آزمایش های انجام شده در حدود 200 چرخه شارژ و تخلیه این مقدار ثابت باقی ماند. اما باتری های سنتی لیتیوم-یون در بهترین حالت به 96% بازده رسیدند که این مقدار پس از 100 چرخه به میزان زیادی کاهش می یابد.

مشخص است که این تکنولوژی همچنان به تحقیق و پژوهش برای ارتقاء کیفیت و پایداری نیاز دارد. اما اگر این چشم انداز حاصل شود و این باتری ها برای استفاده های تجاری آماده شوند آنگاه می توان طول عمر 3 برابر در مقایسه با باتری های امروزی برای آنها انتظار داشت. این تکنولوژی علاوه بر این می تواند راه حلی برای جلوگیری از بزرگ تر شدن باتری ها و در نتیجه بزرگ تر شدن گوشی های هوشمند نیز باشد. پس با انتشار این نتایج باید به آینده تکنولوژی موجود در باتری ها امیدوار باشیم.

منبع: Androidandme