دستاورد محققان هاروارد: باتری لیتیومی جدیدی که 2 دقیقه‌ای شارژ می‌شود و دهه‌ها دوام می‌آورد

باتری‌های با آند لیتیوم فلزی (Lithium-metal Battery) به‌دلیل پتانسیل عظیمی که برای ذخیره انرژی، مقرون‌به‌صرفه بودن و قابلیت بازیافت دارند، نسبت به باتری‌های سنتی برتر شمرده می‌شوند. یک باتری لیتیوم فلزی پایدار می‌تواند لپ‌تاپ شما را در چند دقیقه شارژ کند، از تخریب آن در چرخه‌های شارژ طولانی‌مدت جلوگیری کند و حتی دهه‌ها دوام بیاورد.

اما مشکل اصلی این باتری‌ها همیشه واکنش‌پذیری آن‌ها بوده است. باتری‌های با آند لیتیوم فلزی معمولاً منفجر می‌شوند. دهه‌ها تحقیق برای حل مشکلات کاربردی درباره باتری‌های لیتیوم فلزی درحال انجام بوده و حالا پیشرفت جدیدی در این زمینه حاصل شده است.

براساس مقاله منتشرشده در نیچر، محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی هاروارد (SEAS) در ایالات‌متحده حداقل برخی از مشکلات آند لیتیوم فلزی را که مربوط به واکنش‌پذیری عمومی آن است، حل کرده‌اند.

«شین لی»، دانشیار SEAS، در این زمینه می‌گوید:

«باتری‌های با آند لیتیوم فلزی جام مقدس باتری‌ها درنظر گرفته می‌شوند، زیرا ظرفیت آن‌ها 10 برابر آندهای گرافیتی تجاری است و می‌توانند برد حرکتی خودروهای الکتریکی را به‌شدت افزایش دهند. تحقیقات ما گام مهمی به‌سمت باتری‌های جامد برای کاربردهای صنعتی و تجاری است.»

فناوری جدید برای کاهش واکنش‌پذیری باتری لیتیوم فلزی

شین لی این فناوری جدید را به یک ترافل شکلاتی تشبیه می‌کند؛ در فناوری جدید فلز لیتیوم در اطراف ذرات سیلیکون پیچیده می‌شود؛ همانند یک پوسته شکلات سخت در اطراف مغز فندق در یک ترافل شکلاتی. لی و تیم SEAS با قراردادن ذرات سیلیکونی در اندازه میکرون در داخل آند باتری، دریافتند که این کار اثر «آبکاری» را کاهش می‌دهد؛ این اثر به ماهیت ناپایدار باتری لیتیوم فلزی مربوط می‌شود. درنتیجه نمونه‌های اولیه باتری‌های جامد آن‌ها که به‌اندازه تمبر پستی است، 80 درصد ظرفیت خود را پس از 6 هزار چرخه شارژ حفظ کردند.

باتری‌های نسل فعلی و راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی یک مانع بزرگ در مسیر انواع فناوری هستند. مایکروسافت نیز درحال تحقیق در مورد فناوری باتری جدید است. این شرکت نیز به‌تازگی با کمک مدل‌های هوش مصنوعی، روش‌های جدیدی را برای کاهش میزان لیتیوم موردنیاز در باتری‌های امروزی کشف کرده است.