تحولی بزرگ در دنیای باتری‌ها / ساخت باتری لیتیومی با چگالی انرژی چهار برابر بیشتر از نمونه‌های امروزی

در سالهای اخیر ، طبق اخبار تجاری ، اتومبیل های برقی ، انرژی های تجدید پذیر و فن آوری های ذخیره انرژی به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. با این حال ، یکی از اصلی ترین چالش ها باقی مانده است: افزایش عمر باتری باتری و حفظ امنیت و دوام. محققان ایالات متحده اکنون یک نقطه عطف علمی ایجاد کرده اند که نوعی باتری لیتیوم هوا را تولید می کند که می تواند همه تسکین های انرژی را تغییر دهد.

یک قدم طولانی به سمت آینده ای پرانرژی و ایمن

محققان انستیتوی فناوری IIT (IIT) و آزمایشگاه ملی آرگون در ایالات متحده موفق به ایجاد نمونه ای از باتری لیتیوم هوا شدند که نه تنها در دمای اتاق کار می کند بلکه با بنزین نیز رقابت می کند.

این باتری ممکن است ۵ برابر بیشتر از باتری های لیتیوم یون فعلی صرفه جویی کند. در صورت تجاری سازی ، خودرو ، حمل و نقل ، ذخیره ترافیک ذخیره سازی و حتی صنعت فضا به میزان قابل توجهی تغییر خواهد کرد.

یک مانع اساسی: واکنش چهار الکترون

در گذشته ، باتری های لیتیوم فقط با یک یا دو الکترون که باعث کاهش منبع انرژی ذخیره شده می شدند ، می توانستند واکنش هایی را انجام دهند. با این حال ، در فناوری جدید ، دانشمندان توانستند واکنش شیمیایی چهار الکترون را در دمای اتاق انجام دهند.

این واکنش منجر به تشکیل و تجزیه اکسید لیتیوم (Li₂O) می شود ، که انرژی بسیار بیشتری نسبت به ترکیبات قبلی مانند لیتیوم پراکسید یا سوپراکسید لیتیوم (LOO خود) ذخیره می کند.

قلب فناوری: حالت الکترولیت و کاتالیزور قوی

یکی از مهمترین نوآوری های این پروژه ، استفاده از حالت های انحصاری الکترولیت جامد جامد جامد است که حاوی نانوذرات غنی از لیتیوم است. این نوع الکترولیت نه تنها از آتش سوزی یا نشت (بر خلاف الکترولیتهای مایع) جلوگیری می کند ، بلکه واکنشهای شیمیایی پیچیده ای را نیز در باتری تثبیت می کند.

علاوه بر این ، یک کاتالیزور خاص ، که به آن به عنوان یک فسفید جو (MO₃P) گفته می شود ، همچنین نقش مهمی در باتری ایفا می کند و چهار واکنش انتقال الکترون را تسهیل می کند. این کاتالیزور تضمین می کند که باتری می تواند بیش از ۵ چرخه شارژ و تخلیه را بدون ضایعات قابل توجه مدیریت کند.

آمار عملی و پتانسیل

• چگالی انرژی: ۱ وات / کیلوگرم (در مقایسه با ۱-۲ وات در باتری های لیتیوم یون مشترک)
• تحمل عملکرد بیش از ۲ چرخه شارژ در دمای اتاق
• پایداری حرارتی و اشتعال در الکترولیتهای حالت جامد
• استفاده از فناوری تصویربرداری میکروسکوپی برای تأیید موفقیت ساختار مولکولی

این توابع باتری جدید را قادر می سازد وزن اتومبیل های برقی را کاهش داده و فاصله سفر آنها را به طرز چشمگیری افزایش دهد. همچنین از آن برای ذخیره انرژی در نیروگاه های خورشیدی و باد استفاده می شود.

دنیای انرژی در آستانه یک پیشرفت بی سابقه

طبق IE ، فناوری جدید باتری لیتیوم ایر نه تنها یک عملکرد علمی بلکه یک پرش انقلابی به ذخیره انرژی تمیز و پایدار است. این عملکرد می تواند کل صنعت انرژی و حمل و نقل را تغییر داده و راه را برای آینده ای کم ، ایمن و قدرتمند هموار کند.

این پروژه با حمایت مالی دولت ایالات متحده ، بنیاد ملی علوم و مؤسساتی مانند بنیاد خروس ، اکنون در راه توسعه است. اگر زیرساخت های تولید در مقیاس صنعتی ارائه شود ، این باتری ها به زودی به ماشین برقی و سایر دستگاه های الکترونیکی نفوذ می کنند.