حوزه های صنعتـــی
حوزه های صنعتـــی
مشاهده خبر

ادعای جدید آقای گودایناف حیرت دانشمندان باتری را برانگیخت

تاریخ خبر : ۱۳۹۷/۰۸/۱۳ تعداد بازدید : ۱۹۵
تعداد رای : ۰
پروفسور گودایناف (پدر باتری لیتیم-یون) توانست نوعی باتری حاوی آند فلز لیتیم را بسازد که قوانین حاکم بر واکنش‎های باتری را نقض کرده است.

چندیدن دهه است که محققان برای استفاده از باتری‎های لیتیم فلزِ بسیار قدرتمند ولی آتشگیر بحث می‎کنند. اما اکنون آقای جان گودایناف مدعی شده که راه حلی را برای استفاده از این باتری‎ها کشف کرده است.

اگر این ادعا به اثبات برسد، خودروهای الکتریکی می‎توانند به محصولاتی کاملاً رقابت‎پذیر برای خودروهای فعلی تبدیل شوند. او معتقد است که با این روش می‎توان انرژی باتری‎ها را 5 تا 10 برابر نسبت به باتری‎های لیتیم-یون فعلی افزایش داد.

اما برخی دیگر از محققان در این خصوص مردد هستند. آنها بر این عقیده‎اند که اگر ادعای گودایناف صحت داشته باشد، باید از قوانین ترمودینامیک صرف نظر کرد. قوانینی که بیش از یک قرن و نیم بر عملکرد باتری‎ها حاکم هستند.

گودایناف مدت زیادی است که در صنعت باتری فعالیت می‎کند و به همین دلیل، محققان فرض کردند که نتایج گودایناف می‎تواند صحیح باشد. اما هیچ کسی خارج از گروه آقای گودایناف نمی‎تواند روش وی را درک کند. البته اگر هرکس دیگری به غیر از گودایناف این ادعا را مطرح می‎کرد، به راحتی آن را رد می‎کردند، اما در مورد او قضیه فرق می‎کند.

جان گودایناف (John Goodenough) بیان کرد: "ما بر این باور هستیم که راه حل ما بسیاری از مشکلات ذاتی باتری‎های امروزی را رفع خواهد کرد. قیمت، ایمنی، دانسیته انرژی، سرعت شارژ و دشارژ و طول عمر، فاکتورهای مهمی برای عملکرد بهینه خودروهای الکتریکی هستند."

قریب به 4 دهه است که گودایناف سلطه کاملی بر باتری‎های پیشرفته دارد و اگر کسی بتواند روشی را برای ساخت باتری‎های ارزان و با قابلیت ذخیره الکتریسیته پیشنهاد کند، آن شخص گودایناف است. در سال 1980 او کاتد لیتیم-کبالت اکسید را ساخت که در سال 1991 توسط شرکت سونی معرفی گردید.

شاید فناوری پایین باتری‎های لیتیم-یون، بزرگترین مانع در ساخت گسترده خودورهای الکتریکی به حساب آید. از طرفی قیمت باتری‎ها هم بسیار بالاست و زمان زیادی برای شارژ آنها نیاز است و خودروهای الکتریکی نیز مسافت زیادی را نمی‎توانند طی کنند.

در پروژه آقای گودایناف، آنها موفق شدند تا نحوه استفاده از فلز خالص لیتیم یا سدیم را به عنوان آند در باتری‎ها بدست آورند. نکته کلیدی استفاده از شیشه در الکترولیت است، ماده‎ای که دو الکترود باتری را به هم ارتباط داده و تحرک یون‎ها را برای برقراری الکتریسته فراهم می کند.

گودایناف گزارش داد که سلِ جدیدِ ساخته شده، می‎تواند تا 10 برابر بهبود دانسیته انرژی را به همراه داشته باشد. در آزمایشی، گودایناف بهبود 30 برابری دانسیته را نسبت به باتری‎های لیتیم-یون امروزی مشاهده کرد (8500 وات ساعت بر کیلوگرم). همچنین در این پروژه از ماده سمی استفاده نشده و در عوض، از مواد ارزان سدیم و گوگرد استفاده گردیده است.

سوالی که ذهن را مشغول می‎کند این است که در روش گودایناف، انرژی چگونه ذخیره می‎شود؟ قوانین فیزیک بیان می‎کنند که برای آزادسازی انرژی، مواد مختلف باید واکنش‎های الکتروشیمیایی مختلفی را در دو الکترود مختلف انجام دهند. این تمایز باعث ایجاد ولتاژ شده و انرژی ذخیره می‎شود.

اما در باتری ساخته شده آقای گودایناف، از فلز خالص لیتیم یا سدیم در هر دو سمت استفاده شده است. پس ولتاژ باید صفر باشد و انرژی نیز تولید نشود. اما گودایناف گزارش داده که دانسیته انرژی چندین برابر شده، ولی این انرژی از کجا تأمین می‎شود اگر منبع آن الکترودها نباشد؟

در اینصورت باید باتری را فرض کرد که از ابتدا در حالت شارژ قرار داشته و به انرژی بیشتری برای آزادسازی الکتریسیته نیاز نباشد.

به گفته آقای جف دان (Jeff Dahn): "این حالت شبیه یک گداخت سرد است که وقوع واکنش را غیر قابل باور می‎کند." آنچه که تعجب آقای دان را برانگیخت، این است که اگر اکسیژن خواه ناخواه وارد سل شود، این نمونه را به یک باتری "لیتیم-هوا" تبدیل می‎کند که متعاقباً انرژی زیادی را تولید خواهد کرد. باتری‎های لیتیم-هوا نیز نسل پیشرفته‎ای از باتری‎ها هستند که حتی جذاب‎تر از باتری‎های آند فلز لیتیم می‎باشند، ولی در حد چند سیکل انرژی دارند (دست نوشته زیر توجیه بیانات گودایناف را بیان می‎کند).

خانم براگا (Braga) از اعضای برجسته این تیم تحقیقاتی نیز هرگونه خبری در مورد اینکه این باتری از نوع لیتیم-هوا باشد، رد کرده و تأکید دارد که این باتری از نوع فلز لیتیم است. نمودارهایی که برای این باتری ارائه شده، نشان می‎دهد که چند صد سیکل شارژ-دشارژ با موفقیت طی شده‎اند (نمودار شارژ-دشارژ ذیل).

حال سوالی که ذهن را مشغول می‎کند این است که این باتری واقعاً چگونه اینچنین رفتاری را نشان می‎دهد؟

آقای گودایناف دو اقدام قابل تقدیر را در صنعت باتری انجام داده است: ساخت کاتدهای منگنز اکسید و ساخت کاتد آهن فسفات.

 

 

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)