طرح نوعی باتری جدید که می‌تواند در کمتر از ۳۰ ثانیه شارژ شود

[Mohammad Aref 120452]

با استفاده از نوعی باتری مبتنی بر الکترولیت محلول، می‌توان سرعت شارژ را به کمتر از سی ثانیه رساند.

 

یک روش جدید ساخت دستگاه ذخیره‌سازی انرژی الکترولیت آبی، می‌تواند سرعت شارژ را به بیست ثانیه برساند و آن را به گزینه‌ای بی‌نقص برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حملی که نیاز به تامین توان مداوم دارند، تبدیل کند.

 

با این که این مفهوم کلی طرح، جدید نیست، اما حاصل تلاش‌های گذشته در این زمینه، دستگاه‌هایی با توان و طول عمر مفید کم هستند. این روزها همه به دنبال یک فناوری قدرتمند برای ذخیره‌سازی هستند. اما این فناوری نه‌تنها باید فشرده، قدرتمند، پایدار بوده و به‌سرعت شارژ شود، بلکه باید با محیط زیست هم سازگار باشد و حتی در صورت جویده شدن هم لطمه‌ای به آن وارد نشود.

 

به‌همین دلیل، واسطه‌های ذخیره‌سازی آبی که به‌جای خمیرهای اشتعال‌پذیر یا سمی، از آب استفاده می‌کنند، به گزینه‌های امن و قابل اعتمادی تبدیل شده‌اند. اگرچه این نوع باتری‌ها نسبت به باتری‌های مدرن لیتیومی قابلیت اشتعال کمتری دارند و ارزان‌تر هستند، نحوه‌ی انتقال الکترون‌ها در آن‌ها دشوار است.

 

سلول‌های سازنده‌ی باتری به انتقال الکترون بین دو ماده می‌پردازند. محلول‌های آبی طیف ولتاژ بین دو نقطه‌ را بیشتر از پلتفرم‌های دیگر محدود می‌کنند و منجر به خوردگی سریع‌تر آند می‌شوند. این مسئله طول عمر و قدرت کم را به دنبال خواهد داشت که برای عملکرد صحیح مناسب دستگاه هوشمند مناسب نیست.

 

بنابراین پژوهشگرهای مؤسسه‌ی علم و فناوری کره جنوبی (KAIST) روش جدیدی را برای این کار در نظر گرفتند و روش ساخت دستگاهی موسوم به خازن هیبریدی آبی (AHC) را تغییر دادند. خازن‌های هیبریدی ترکیبی از خازن و باتری هستند، الکترودها به ذخیره‌ی الکتروشیمیایی توان، به‌شکل شارژ الکترواستاتیک می پردازند. اضافه کردن یک محلول آبی از یون‌ها می‌تواند به انتقال جریان کمک کند.

 

پژوهشگرها می‌توانند با استفاده از پلیمرهای گرافنی که جایگزین رساناهای فلزی قدیمی روی آند هستند، و همچنین به‌وسیله ساخت کاتد با توزیع نانوذرات اکسید فلز، نواقص AHCهای قبلی را برطرف کنند. عملکرد شبکه‌ای از فیبرهای کوچک کربنی روی آند در انتقال الکترون‌ها به محلول آبی، بهینه‌تر است و امکان ذخیره‌ی صد برابری تراکم توان را نسبت به دستگاه‌های قبلی می‌دهد، در عین حال ظرفیت را برای صدهزار شارژ حفظ می‌کنند. به‌واسطه‌ی آندهای جفت‌شده با الکترولیت‌های مایع، باتری می‌تواند تنها در ۲۰ ثانیه از شارژ صفر به صد برسد. این نوع شارژ هزینه‌ی امنیتی یا اقتصادی ندارد. شیمی‌دانی به نام جونگ کو کانگ می‌گوید:

 

پیاده‌سازی و تولید این فناوری سازگار با محیط بسیار آسان است، به‌ویژه ظرفیت و پایداری بالای آن در مقایسه با فناوری‌های موجود می‌تواند بر تجاری‌سازی خازن‌های آبی تأثیر بگذارد.

 

از آنجا که نیازی به منبع قوی توان نیست، سرعت بالای شارژ این نوع باتری می‌تواند در سلول‌های فوتوولتائیک یا منابع توان میکرو، یک مزیت بزرگ باشد. البته برتری این نوع باتری‌ها نسبت به انواع لیتیومی زمان‌بر خواهد بود؛ اما سلول‌های ارزانی که می‌توانند شرایط سخت را بدون آتش‌سوزی کنترل کنند، بدون شک در آینده‌ی فناوری دستگاه‌های قابل حمل جایگاه خود را پیدا خواهند کرد.

 

ماده‌‌ی شگفت‌انگیز گرافن امید ما را زنده نگه می‌دارد، در حال حاضر سامسونگ در حال بررسی پتانسیل خود روی موادی است که قادر به شارژ کامل تلفن‌های هوشمند در مدت زمان تقریبی ۱۲ دقیقه هستند. خازن‌های بهبودیافته با ارائه‌ی روشی متفاوت، مدت زمان شارژ باتری را کاهش می‌دهند؛ به‌طوری که بتوانید به فرد آن‌سوی مکالمه بگویید: یک درصد شارژ دارم ، الان با شما تماس می‌گیرم. هنوز کسی نمی‌داند که باتری‌های آبی با ویژگی شارژ سریع، چگونه جایگاه خود را در فناوری‌های ذخیره‌سازی پیدا می‌کنند؛ اما ارائه‌ی چنین سرعتی برای دستگاه‌های هوشمند و ارزان‌قیمت، محبوبیت این نوع باتری‌ها را افزایش خواهد داد.

 

منبع: زومیت