سریعترین الکترودهای جهان چگالی انرژی باتری‌های لیتیومی را سه برابر می‌کنند

کمپانی فرانسوی «Nawa Technologies» اعلام کرده در حال تولید سریعترین الکترودهای جهان با طراحی جدید است که عملکرد شیمیایی باتری‌های کنونی و آینده را بهبود می‌دهد.

سریعترین الکترودهای جهان می‌توانند چگالی انرژی باتری‌های لیتیومی را ۳ برابر کنند، توان آن‌ها را تا ۱۰ برابر افزایش دهند، سرعت شارژ بسیار بالاتری را در اختیار کاربران قرار دهند و همچنین افزایش حداکثر ۵ برابری عمر آن‌ها را در پی داشته باشند.

Nawa که به عنوان یکی از فعالان بازار ابرخازن‌ها شناخته می‌شود، اعلام کرده فناوری پیشرفته الکترودهای مورد استفاده در ابرخازن‌ها را می‌توان با نسل کنونی باتری‌های لیتیوم یونی وفق داد. تمام این بهبودها به نحوه نگهداری ماده فعال در الکترود بستگی دارد و همچنین مسیری که یون‌ها در ماده باید برای تحویل انرژی طی کنند.

الکترود کربن فعال معمولی کنونی با ترکیبی از پودرها، مواد افزودنی و چسب‌ها ساخته می‌شود. در جاهایی که از نانولوله‌های کربنی استفاده شود، در یک مخلوط مانند ماکارونی درهم قرار می‌گیرند. چنین ساختاری مسیرهای تصادفی، آشفته و اغلب مسدود شده را در اختیار یون‌های حامل بار قرار می‌دهد.

حالا Nawa از نانولوله‌های کربنی عمودی استفاده کرده که ساختار آند و کاتد را شبیه به شانه می‌کند. این ساختار باعث می‌شود که صد میلیارد نانولوله ایستاده با رسانایی بالا در هر سانتی‌متر مربع قرار بگیرند. هر کدام از این قطب‌های کوچک و ریشه‌دار با یک ماده فعال مانند لیتیوم یون پوشانده می‌شوند.

نتیجه این ساختار، کاهش شدید مسیرهای آزاد یون‌ها خواهد بود که در حقیقت همان فاصله‌ای محسوب می‌شود که یون باید برای ورود و خروج از باتری طی کند. از آنجایی که لیتیوم به صورت مستقیم به نانولوله متصل می‌شود، حکم یک بزرگراه سرراست را برای آن‌ها بازی می‌کند که منجر به طی مسافت کوتاه می‌شود.

این ساختار افزایش چگالی انرژی را در پی دارد و باتری می‌تواند در فاصله کوتاهی شارژ و دشارژ شود. دستاورد جدید محققان می‌تواند منجر به افزایش ۱۰ برابری توان باتری‌های کوچک شود و زمان شارژ آن‌ها نیز کاهش شدیدی پیدا کند. به گفته Nawa، با استفاده از ابزارهای مناسب می‌توان ۸۰ درصد ظرفیت این باتری‌ها را در مدت زمان ۵ دقیقه شارژ کرد.

از آنجایی که در این باتری‌ها از چسب و مواد افزودنی کمتری استفاده می‌شود، وزن آن‌ها کاهش پیدا می‌کند و کامپکت‌تر می‌شوند. چگالی انرژی از نظر وزن و همچنین حجم در این ساختار ۲ تا ۳ برابر افزایش می‌یابد.

ساختار سفت و سخت و سطح وسیع آرایه نانولوله و همچنین توزیع گسترده حباب‌های کوچک لیتیوم متصل به آن، تعدادی از عواملی که باعث کاهش عمر باتری‌ها می‌شوند را از بین می‌برد. در همین راستا عمر باتری‌ها با استفاده از این فناوری حداکثر ۵ برابر افزایش پیدا می‌کند.

یکی از موارد مهم در توسعه فناوری‌های جدید، هزینه آن‌ها است. Nawa اعلام کرده که فرایند مورد استفاده در این باتری با فرایند پوشش شیشه‌ها با مواد ضدبازتاب یکسان است که هزینه بسیار کمی دارد. به اعتقاد این کمپانی، هزینه تولید انبوه سریعترین الکترودهای جهان مشابه با الکترودهای کنونی است و می‌توان با آن‌ها رقابت کرد.

در حال حاضر این شرکت یک واحد فعال برای تولید نانولوله‌های کربنی عمودی دارد که در ابرخازن‌های آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. Nawa اعلام کرده این الکترودها را می‌توان در سلول‌های استوانه‌ای یا تخت در ابعاد مختلف استفاده کرد. لازم به ذکر است، ضرورتی برای استفاده از لیتیوم یون وجود ندارد و می‌توان از مواد فعال دیگری مانند سیلیکون برای آن‌ها استفاده کرد.

اولین مشتری بزرگ Nawa، یک کمپانی فرانسوی تولیدکننده باتری به نام «Saft» است که با PSA و رنو همکاری می‌کند. باید منتظر بمانیم و ببینیم سریعترین الکترودهای جهان چه تغییری در دنیای باتری‌ها ایفا می‌کنند و می‌توانند باعث انقلابی در خودروهای برقی یا دستگاه‌های الکترونیکی شوند یا خیر.