عملکرد باتری های لیتیوم یونی با مشکلات عمده ای روبرو می باشد: از آنجایی که تولید انرژی به سمت جایگزین های خورشیدی و بادی حرکت می کند، سیستم های باتری برای ذخیره کردن برق تولیدی متناوب اهمیت چندانی نخواهند داشت و در نهایت لیتیوم به عنوان باتری های مستقر در اتومبیل های برقی و واحدهای ذخیره سازی ثابت عمل می کنند. متاسفانه بسیاری از مواد مورد نیاز برای ساخت باتری های با عملکرد خوب برای این منظور به سرعت در حال کاهش هستند و در نتیجه اینها به طور فزاینده ای گران می شوند. حال محققانی از Empa و ETH Zurich، نوع جدیدی از باتری ذخیره ساز ایجاد کرده اند که از طیف وسیعی از مواد ارزان و فراوان ساخته می شود و از قابلیت عملکرد با راندمان بالا وعده می دهد.
نمونه ی اولیه ی این باتری از نانوبلورهای سولفید آهن که به عنوان پیریت شناخته شده است، شامل آهن، گوگرد، سدیم و منیزیم می باشد که از سدیم به عنوان کاتد و از منیزیم به عنوان آند استفاده می کند. همه ی این مواد به کار رفته در ساختار این نوع باتری ارزان هستند و به وفور در طبیعت یافت می شوند. به عنوان مثال نانوبلورهای سولفید آهن توسط پودر کردن گوگرد با آهن خشک ساخته می شود و ۱ کیلوگرم منیزیم حدودا ۱۵ برابر ارزانتر از همین مقدار لیتیوم می باشد و علاوه بر این، آهن، منیزیم، سدیم و گوگرد به ترتیب فراوانی، چهارم، ششم، هفتم و پانزدهم می باشند.
همچنین در این ساختار صرفه جویی بیشتری هم شاهد خواهیم بود؛ به عنوان مثال فویل آلومینیوم به منظور جمع آوری و هدایت الکتریسیته کاملا مناسب می باشد در حالی که باتری های لیتیوم یونی برای انجام همین نقش فویل آلومینیوم، به فویل نسبتا گران مس نیاز دارند.
در عمل، زمانی که این باتری ها تخلیه می شوند، یون های سدیم تعلیقی در این الکترولیت به سمت کاتد، جایی که آنها تجمع می یابند، حرکت می کنند. زمانی که این باتری شارژ می شود، پیریت دوباره این یون های سدیم را به پشت الکترولیت منتشر می کند. تاییدیه ی بهره برداری از این سلول ذخیره ساز هیبریدی سدیم –منیزیم در آزمایشگاه نشان داده شده است و با تست هایی که بر روی آن انجام شده تاکنون توانسته پس از ۴۰ چرخه ی شارژ و دشارژ و بدون تغییر در عملکرد، به خوبی ظاهر شود.
هرچند خروجی این باتری جدید در مقایسه با نمونه ی هم اندازه از باتری های لیتیوم یونی کمتر است، اما محققان معتقدند که این ماهیت ارزان قیمت و مقیاس پذیر از این دستگاه به نحوی است که می تواند برای ساخت سلول های ذخیره ساز بسیار بزرگ برای نیروگاه های برق مورد استفاده قرار گیرد. یکی از پیشنهاداتی که دانشمندان برای استفاده از یک باتری به اندازه ی کافی بزرگ از این مدل دارند، این است که به طور مثال از آن در ذخیره ی موقت خروجی یک سال تمام از یک نیروگاه هسته ای استفاده شود. در اصل اگر بتوان یک باتری به اندازه ی کافی بزرگ از این مدل ساخت، می توان از آن برای ذخیره ی بالقوه ی تراوات ها (terewatts) انرژی بهره برد.
نتایج حاصل از این تحقیق در مجله ی شیمی مواد منتشر شده است.
.
با عضویت در کانال رسمی تکرا در تلگرام از آخرین اخبار روز تکنولوژی مطلع باشید.
.
منبع: empa
مرسیییی، خیلی این خبر واسم مفید بود وسط یه کار تحقیقاتی بودم یه ذره بهم جهت داد. درضمن مطمئنم تسلا اولین شرکتی میشه که این نانوبلورها رو تجاری می کنه.