باتری‌های آلومینیوم-گوگرد جایگزین کاربردی و ارزان باتری‌های لیتیوم-یونی

مهندسان ام.آی.تی با استفاده از سه ماده آلومینیوم، گوگرد و نمک، یک باتری جدید طراحی کرده‌اند.

کد خبر: ۵۰۰۸۸۳

تاریخ: ۰۵ شهريور ۱۴۰۱ - ۱۵:۴۳

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از گیزمگ، باتری که محققان ام آی تی در مطالعه اخیر خود طراحی کرده‌اند نه تنها کم هزینه است، بلکه در برابر آتش سوزی و خرابی نیز مقاوم است و می‌تواند بسیار سریع شارژ شود که این موضوع آن را به یک گزینه خوب برای استفاده در خانه یا شارژ وسایل نقلیه الکتریکی تبدیل می‌کند.

باتری‌های لیتیوم یونی به دلیل مطمئن بودن و چگالی انرژی بالا، در چند دهه گذشته بسیار شهرت داشته‌اند. با این حال، لیتیوم در حال کمیاب‌تر و گران‌تر شدن است و سلول‌های این نوع باتری در صورت آسیب دیدن یا استفاده نادرست می‌توانند خطرناک باشند، منفجر شوند یا شعله‌ور شوند و از آن جایی که جهان در حال حرکت به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر و وسایل نقلیه الکتریکی است، جایگزین‌های ارزان‌تر و ایمن‌تری مورد نیاز است.

بنابراین مهندسان ام.آی.تی تصمیم گرفتند تا نوع جدیدی از باتری را از مواد ارزان قیمت و در دسترس طراحی کنند. محققان پس از بررسی مواد بسیار، بر روی یک الکترود، آلومینیوم و برای دیگری گوگرد قرار دادند و روی آنها را با الکترولیت نمک مذاب کلرو آلومینات پر کردند. نه تنها همه این مواد ارزان و رایج هستند، بلکه قابل اشتعال هم نیستند در نتیجه خطر آتش سوزی یا انفجار هم وجود ندارد.

در آزمایش‌ها، محققان نشان دادند که سلول‌های باتری جدید می‌توانند صدها چرخه شارژ را تحمل کنند و بسیار سریع شارژ شوند. حتی در برخی آزمایش‌ها این عمل در کمتر از یک دقیقه انجام شد. قیمت این سلول‌ها فقط یک ششم قیمت یک سلول لیتیوم یونی با اندازه مشابه است.

چرخه شارژ(Charge cycle) فرایند شارژ یک باتری قابل شارژ و تخلیه‌کردن(discharging) آن در صورت نیاز در یک بار است. این اصطلاح معمولا برای تعیین عمر چشم‌داشتی باتری استفاده می‌شود، زیرا تعداد چرخه‌های شارژ بیشتر از گذشت زمان صرفا بر عمر چشم‌داشتی باتری تأثیر می‌گذارد.

آنها نه تنها می‌توانند در دمای بالای ۲۰۰ درجه سانتیگراد(۳۹۲ درجه فارنهایت) کار کنند، بلکه در واقع در فضای گرم‌تر و در دمای ۱۱۰ درجه سانتیگراد(۲۳۰ درجه فارنهایت) بهتر می‌توانند کار کنند و باتری‌ها ۲۵ برابر سریع‌تر از دمای ۲۵ درجه سانتیگراد(۷۷ درجه فارنهایت) شارژ می‌شوند. نکته مهم این است که محققان می‌گویند باتری برای رسیدن به این دمای بالا به انرژی خارجی نیاز ندارد و چرخه معمول شارژ و تخلیه کردن آن برای گرم نگه داشتن آن کافی است.

اگرچه نوع نمک موجود در الکترولیت به این دلیل که نقطه ذوب پایینی دارد انتخاب شد اما اتفاقا یک مزیت دیگر دارد و این است که به طور طبیعی از تشکیل دندریت‌ها(Dendrite) جلوگیری می‌کند. این پیچک‌های فلزی که به تدریج بین دو الکترود رشد می‌کنند تا زمانی که باعث اتصال کوتاه شوند، مانع بزرگی برای باتری‌ها، به‌ویژه سلول‌های لیتیوم یونی هستند.

حق اختراع این باتری‌های آلومینیوم-گوگردی به نام یک شرکت اسپین آف موسوم به "آوانتی"(Avanti) که توسط یکی از محققان این مطالعه تاسیس شده است، ثبت شده است.

یافته‌های این مطالعه در مجله "Nature" منتشر شد.