باتری‌های سیلیکونی جامد با طول عمر بیشتر و شارژ سریع‌تر در راه‌اند

محققان دانشگاه UC San Diego با پشتیبانی شرکت LG Energy به کشف امیدوارکننده‌ای در زمینه فناوری باتری دست یافته‌اند. آن‌ها یک باتری حالت جامد با یک آند تمام سیلیکون ایجاد کردند که به طور بالقوه می‌تواند عمر طولانی، چگالی انرژی بالا و شارژ سریع را ارائه دهد؛ فناوری که می‌تواند به تولید خودروهای الکتریکی ارزان‌تر و کاربردی‌تر بینجامد.

سیلیکون یک ماده آند بسیار کاربردی است چرا که چگالی انرژی ده برابر آندهای گرافیت فعلی در اختیار دارد. اما مشکل این است که آندهای سیلیکونی تمایل به گسترش و تجزیه سریع با انجام شارژ و تخلیه باتری دارند؛ مخصوصاً با الکترولیت‌های مایع که در حال حاضر در سلول‌های یون لیتیوم استفاده می‌شود. این مسئله باعث می‌شود تا آن‌ها از باتری‌های تجاری کنار گذاشته شوند.

در همین حال، چالش باتری‌های حالت جامد (با عنصر جامد به جای الکترولیت‌های مایع) اینجاست که از آندهای لیتیوم فلزی استفاده می‌کنند که باید در دمای بالا (140 درجه فارنهایت) در حین شارژ نگه داشته شوند. این موضوع باعث می‌شود آن‌ها در هوای سرد کاربرد کمتری داشته باشند؛ از این رو به بخاری‌هایی نیاز دارند که انرژی با ارزش سوخت‌های فسیلی را مصرف می‌کنند.

به گفته تیم تحقیق آمریکایی San Diego ، راه حل هر دو مشکل نوع خاصی از آند سیلیکون در باتری حالت جامد است. آن‌ها کربن و اتصال دهنده‌هایی را که معمولاً در آندهای سیلیکون استفاده می‌شود حذف کرده و الکترولیت مایع را با یک الکترولیت جامد مبتنی بر سولفید جایگزین کردند.

با این تغییرات، آن‌ها ثابت کردند که آندهای تمام سیلیکونی در الکترولیت جامد بسیار پایدارتر بوده و 80 درصد ظرفیت را پس از 500 بار شارژ و تخلیه در دمای اتاق حفظ می‌کنند. این تیم همچنین اذعان دارد سرعت شارژ در این فناوری سریع‌تر از باتری‌های آند سیلیکون قبلی امکان پذیر است.

این تیم قبلاً مجوز این فناوری را به شرکتی به نام Unigrid battery داده است و اکنون LG Energy Storage قصد دارد تحقیقات خود را گسترش دهد. به گفته نویسنده اصلی مطلب، این فناوری برای ذخیره سازی بهینه‌تر شبکه بسیار امیدوار کننده است.

با این حال، این تیم هنوز در مراحل آزمایشی کار قرار دارد. البته بسیاری از باتری‌هایی که در آزمایشگاه‌ها به شکل عالی کار می‌کنند، در دنیای واقعی موفق ظاهر نشده‌اند؛ از این رو باید دید سرانجام باتری‌های سیلیکونی جامد چه خواهد بود.