محققان دانشگاه میشیگان نوعی باتری شارژپذیر را تعبیه کردند که میتواند توان خروجی را در مقایسه با اغلب باتریهای رایج امروزی به میزان دوبرابر افزایش دهد، بدون اینکه آتش بگیرد یا به فضای بیشتری نیاز داشته باشد. این فناوری جدید میتواند مسافت طی شده توسط خودروهای الکتریکی را افزایش داده و زمان شارژ گوشیهای هوشمند را هم بهبود دهد.
باتری لیتیم-یون از دهه 1990 مورد استفاده قرار گرفت و مشخص شد که نسبت به باتریهای فلز لیتیمی که در دهه 1980 معرفی شدند، بسیار ممطمئنتر است. باتریهای فلز لیتیم اولیه از الکترولیت مایع استفاده میکردند و انتقال یون لیتیم در محیط باتری نیز منجر به تشکیل شاخههای دندریتی بر سطح الکترودها خواهد شد که در نهایت باعث اتصال کوتاه و انفجار باتری میشود. اما اکنون محققان دانشگاه میشیگان بیان کردند که در باتری آنها از الکترولیت جامد سرامیکی استفاده شده که مشکل اتصال کوتاه و کاهش طول عمر باتری را رفع کرده است.
باتریهای لیتیم-یونی که امرزوه بطور گسترده استفاده میشوند، از آند گرافیت به منظور عدم ایجاد شاخههای دندریتی بهره میبرند اما میزان دانسیته انرژی و ظرفیت، بسیار کمتر از زمانی است که از فلز لیتیم استفاده شود. باتریهای امروزی دانسیته انرژی تقریبی Wh/L 600 دارند در حالیکه باتریهای حالت جامد میتوانند به Wh/L 1200 برسند.
برای حل مشکل آتشگیری در فلز لیتیم، محققان یک لایه سرامیکی ساختند که سطح را پایدار کرده و مانع از تشکیل شاخههای دندریتی میشود. بنابراین میتوان در این باتری از فلز لیتیم هم استفاده کرد. این لایه به باتری این امکان را میدهد تا از مزایای باتریهای فلز لیتیم (دانسیته انرژی و هدایت بالا) نیز بهره ببرد، بدون وقوع خطراتی نظیر ایجاد اشتعال یا تخریب در طول عمر. در تستهای صورت گرفته، الکترولیت مورد نظر هیچگونه تخریبی نشان نداد.
البته محققان مقایسهای بین موادی که در این نوع باتری بکاررفته با باتریهای فعلی لیتیم-یون انجام ندادند. پیشبینی میشوند که قیمت این نمونه، یک سوم قیمت باتریهای امروزی است. البته قیمتها در این ده سال به میزان 80 درصد کاهش یافته و روند کاهش قیمت همچنان ادامه دارد. قیمت بستههای باتری نیز امسال به کمتر از 200 دلار به ازای هر کیلووات ساعت رسیده و بطور سالانه 10 درصد کاهش مییابد.
مسئله مهم، رسیدن این عدد به 100 دلار به ازای هر کیلو وات ساعت است و تنها در این صورت میتوان، خودروهای الکتریکی را با خودروهای بنزینی رقابتپذیر دانست که این موهم نیز تا سال 2027 قابل دستیابی است. بر طبق پیشبینیها، در آینده، باتریهایی نظیر باتریهای حالت جامد با دانسیته انرژی بیش از 300 وات ساعت بر کیلوگرم در اواخر دهه 2020 وارد بازار خواهند شد.