حل مشکل شارژ آهسته باتری‎های حالت جامد

محققان آلمانی توانستند مشکل شارژ آهسته در باتری‎های حاوی الکترولیت جامد را رفع کنند.

جریان پایین یکی از مشکلاتی است که بر سر راه بهبود باتری‎های حاوی الکترولیت جامد قرار دارد و همین عامل منجر به زمان شارژ طولانی این نوع باتری‎ها شده که گاهی بین 10 تا 12 ساعت به طول می‎انجامد. اما اکنون محققان مؤسسه آلمانی یولیش (Jülich Forschungzentrum) نوعی باتری را ارائه دادند که منجر به افزایش جریان تا 10 برابر بیشتر از مقادیر ذکرشده در مقالات در حین شارژ-دشارژ باتری شده و باتری مورد نظر در کمتر از 1 ساعت شارژ می‎شود.

در این باتری از آند LiTi2(PO4)3 و کاتد Li3V2(PO4)3 و الکترولیت جامد Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 استفاده شده است.

در باتری‎های لیتیم-یون رایج از الکترولیت مایع استفاده می‎شود که به خوبی باعث تماس الکترودها می‎شود و در اثر تماس الکترودها با الکترولیت مایع سطح تماس بسیار زیادی ایجاد خواهد شد. اصولاً دو ماده جامد نمی‎توانند به صورت یکپارچه با هم اتصال داشته باشند و مقاومت در سطح تماس بین الکترود و الکترولیت بالاست.

لذا به منظور ایجاد بیشترین شار جریان ممکن بین مرز لایه‎ها از مواد مشابهی برای تمام ترکیبات استفاده شده است. آند، کاتد و الکترولیت از ترکیبات فسفات مختلفی ساخته شدند تا سرعت شارژ را به بیش از 3C برسانند که این مقدار 10 برابر بیشتر از مقادیر ذکرشده در مقالات است.

موادی که در این باتری استفاده شدند از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بوده و فرایند تهیه ساده‎ای دارند. برخلاف باتری‎های لیتیم-یون رایج، این باتری عاری از هرگونه مواد سمی و مضر است.

در تست‎های ابتدایی، این باتری در 500 چرخه شارژ-دشارژ پایدار بود و 84 درصد ظرفیت اولیه آن حفظ شد اما از نظر تئوری فقدان ظرفیت کمتر از 1 درصد نیز قابل دست‎یابی است.

دانسیته انرژی این باتری در حدود mAh/g 120 می‎باشد که کمی از باتری‎های لیتیم-یون فعلی پایین‎تر است.

باتری‎های حاوی الکترولیت جامد اولویت اصلی سیستم ذخیره انرژی برای خودروهای الکتریکی هستند اما انتظار می‎رود که این باتری‎ها در سایر کاربردها که به ایمنی و نگهداری طولانی مدت نیاز دارند (همچون فناوری پزشکی) قابل استفاده باشند. زیرا برخلاف باتری‎های فعلی، در هنگام خرابی، افزایش حرارت ندارند و آتش نمی‎گیرند و گزینه‎ای مطمئن برای گوشی‎های هوشمند و رایانه‎ها به شمار می‎روند.