شناسایی دو ماده جدید برای ساخت باتری های کارآمد و ارزان

محققان دانشگاه ETH Zurich در سوییس دو ماده جدید را شناسایی کردند که یکی خاصیت ضدخورده شدن دارد و برای اتصالات باتری مناسب است و دیگری ماده ای مناسب قطب مثبت باتری است که ویژگی های فنی کارآمدی دارد.

کد خبر: ۲۱۷۳۸۶

تاریخ: ۱۰ ارديبهشت ۱۳۹۷ - ۱۶:۱۸

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از پایگاه خبری ساینس دیلی، این دو ماده امکان تولید باتری های آلومینیومی پیشرفته تر را فراهم می کند. از آنجا که مایع الکترولیت باتری های آلومینیومی دارای خاصیت خورندگی بسیار شدید است و حتی فولاد و پلاتین را نیز می خورد، محققان تلاش زیادی را صرف یافتن موادی کرده اند که توسط این الکترولیت ها خورده نشود و بالاخره این ویژگی را در نیترید تیتانیوم یافتند که ماده ای سرامیکی با رسانش الکتریکی بالا است.
این ماده از دو عنصر کم کاربرد تیتانیوم و نیتروژن ساخته می شود و تولید آن آسان است. قطب منفی باتری های آلومینیومی از فلز آلومینیوم ساخته می شود و قطب مثبت این باتری ها معمولا از جنس گرافیت است. اکنون محققان ماده جدیدی را شناسایی کردند که ظرفیت ذخیره سازی انرژی آن با گرافیت برابری می کند اما نوعی هیدروکربن با ساختار مولکولی زنجیری است.
آزمایشات اولیه محققان نشان می دهد این ماده که پلی پیرن نام دارد، ماده ای ایده آل برای قطب مثبت باتری های آلومینیومی است. زیرا در زنجیره های مولکولی این ماده فضای بسیار زیادی خالی می ماند و امکان ورود یون های نسبتا بزرگ الکترولیت را به درون ساختار الکترود فراهم می کند.
یکی از ویژگی های الکترودهای متشکل از پلی پیرن این است که می توان خصوصیاتی از جمله میزان تخلخل آن را برای کاربردهای خاص کنترل کرد. این در حالی است که گرافیت مورد استفاده در باتری های کنونی یک ماده معدنی است و از نقطه نظر شیمیایی نمی توان آن را تغییر داد.
با توجه به افزایش روزافزون به باتری ها برای ذخیره سازی الکتریسیته، نیاز به تولید باتری هایی با کارآیی بالاتر و بهای تمام شده کمتر بیش از هر زمان دیگری احساس می شود. باتری های یون لیتیوم که در حال حاضر به عنوان منبع قابل حمل توان الکتریکی کاربرد زیادی دارند، با وجود وزن کم، قیمت بالایی دارند و پایداری آن ها کم است و گزینه مناسبی برای ذخیره بلندمدت توان الکتریکی محسوب نمی شود.
در مقابل، فلزات ارزان قیمتی مانند آلومینیوم، منیزیم و سدیم گزینه ای مقرون به صرفه و در دسترس برای ذخیره توان الکتریکی در آینده هستند. با وجود این که هنوز چنین باتری هایی در مرحله تحقیقات اولیه قرار دارند و وارد کاربردهای صنعتی نشده اند، این تحقیقات زمینه را برای استفاده گسترده از نسل جدید باتری های آلومینیومی فراهم می کند.