حوزه های صنعتـــی
حوزه های صنعتـــی
مشاهده خبر

نوآوری جدیدی در صنعت باتری با باتری‎های لیتیم فلزی

تاریخ خبر : ۱۳۹۷/۰۸/۰۸ تعداد بازدید : ۱۳۰
تعداد رای : ۰
مهندسان شرکت استارتاپ Pellion موفق شدند نمونه‎های اولیه باتری‎های لیتیم فلزی ر ا تجاری کنند که تقریباً دو برابر باتری‎های لیتیوم-یون انرژی دارند. این باتری‎ها می‎توانند در آینده در خودروهای الکتریکی هم استفاده شوند.

باتری‎های لیتیم-یون اولین بار در محصولات شرکت سونی در سال 1991 ارائه شدند و از آن زمان، زندگی بشریت را دگرگون کردند. در حال حاضر، این باتری‎ها در هر وسیله‎ای بکار می‎روند. از تجهیزات کوچک پزشکی گرفته تا گوشی‎های هوشمند و خودروهای الکتریکی گران قیمت. اما هنوز هم این باتری‎ها به اندازه کافی قدرتمند نیستند تا بتوانند جایگزین مناسبی برای انرژی‎های نفت و گاز باشند یا اینکه به اندازه کافی ارزان نیستند تا جایگزین انرژی‎های خورشیدی و بادی شوند.

آقای دیو ایگلشام (Dave Eaglesham) مدیر اجرایی شرکت Pellion اعتقاد دارد که شرکتش جهشی فوق‎العاده در فناوری باتری‎های لیتیم-یون انجام داده که می‎تواند این صنعت را وارد مرحله جدیدی کند. وی و همکارانش پروژه‎ای را انجام دادند که محققان در طول 4 دهه بر روی آن بحث می‎کردند: ساخت یک نمونه باتری لیتیم-فلز شارژپذیر و قابل اطمینان.

اگر چه که سایر شرکت‎ها نیز در سالیان گذشته نمونه‎های مختلفی از باتری‎های لیتیم فلزی را تهیه کرده‎اند اما هیچ‎کدام مانند شرکت Pellion نتوانستند مشتری برای محصول پیدا کنند.

نمونه باتری این شرکت می‎تواند میزان انرژی باتری‎های لیتیم-یون را دو برابر کند. اگر باتری‎های این شرکت بتوانند برخی دیگر از محدودیت‎های اولیه را نیز حل کنند، می‎توان از آنها در خودروهای الکتریکی شرکت تسلا نیز استفاده کرد و مسافت طی شده توسط آنها را به 800 کیلومتر (500 مایل) به ازای هر بار شارژ رساند.

استفاده از فلز لیتیم در باتری‎های شارژپذیر سه مشکل عمده را ایجاد می‎کند: اول، با هر چیزی واکنش می‎دهد: مثل آب، اکسیژن و حتی نیتروژن؛ فلذا احتمال آتشگیری را به شدت افزایش می‎دهد.

دوم واکن‎ پذیری لیتیم به این معنی است که واکنش‎های جانبی هم در الکترولیت مایع رخ خواهند داد که می‎توانند مقدار لیتیم در دسترس را به شدت کاهش داده و طول عمر باتری را در هر چرخه شارژ-دشارژ کاهش دهند.

سوم، وقتی که یک باتری لیتیم فلزی دشارژ می‎شود، یون‎های لیتیم از آند جداشده و به کاتد می‎روند و در حین شارژ باتری، همین فرایند در مسیر عکس اتفاق افتاده که منجر به ترسیب ذرات فلز لیتیم در سطح آند خواهد شد. لذا ساختارهای دندریتی را بر سطح آند تشکیل می‎دهند که در هر چرخه شارژ-دشارژ نیز بر مقدار آنها افزوده می‎شود و در نهایت باعث اتصال کوتاه در باتری خواهند شد.

در نمونه‎های باتری Pellion از روش رایج برای ساخت باتری‎های لیتیم-یون استفاده شده که شامل الکترولیت مایع، کاتد رایج در باتری‎ها و آندی از جنس ورقه مسی است.

در حالت دشارژ، یون‎های لیتیم در ساختار کاتد قرار دارند. اتفاق جالبی که رخ می‎دهد این است که وقتی باتری برای اولین بار شارژ می‎شود، یون‎های لیتیم از کاتد جدا شده و به صورت لایه‎ای از لیتیم فلزی بر سطح آند مس قرار می‎گیرند. شارژ باتری در حالتی رخ می‎دهد که باتری به طور کامل از محیط پیرامونش عایق شده و بدین ترتیب، لایه تشکیل شده از لیتیم کاملاً محافظت می‎شود که به این عمل "عاری از لیتیم یا بدون لیتیم" اطلاق می‎شود.

البته این باتری نیز محدودیت‎هایی دارد؛ بطوریکه به 3 ساعت زمان برای شارژ کامل باتری نیاز است و تنها می‎تواند 50 چرخه شارژ-دشارژ را تأمین کند که بسیار کمتر از چرخه‎های مورد نیاز برای گوشی‎های هوشمند (300 سیکل) یا خودروهای الکتریکی (1000 سیکل) است. در واقع، الکترولیت مایعی که در این باتری بکار می‎رود عامل محدودیت تعداد سیکل‎های آن است.

با توجه به محدودیت‎های این باتری، مسئولین این شرکت هنوز بر کاربرد آنها در خودروهای الکتریکی متمرکز نشده‎اند. اما خصوصیات این باتری، آن را به گزینه‎ای جذاب تبدیل می‎کند. به عنوان مقایسه، سل‎های لیتیم-یون در خودروهای الکتریکی شرکت تسلا دارای Wh/L 600 یا Wh/kg 220 انرژی هستند؛ درحالیکه نمونه‎های این شرکت دارای Wh/L 1000 یا Wh/kg 400 انرژی می‎باشند.

 

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)