تکنولوژی جدید عمر باتری‌ها را به بی‌نهایت می‌رساند

به‌تازگی سامسونگ الکترونیکس با همکاری انستیتوی تکنولوژی ماساچوست (MIT) از فناوری‌ای پرده برداشته که ممکن است یکی از بزرگ‌ترین پیشرفت‌های صنعت تولید باتری در چند سال اخیر شود. طی بررسی‌ها مشخص شده که اگر در ساخت باتری، به‌جای الکترولیت مایع، از الکترولیت جامد استفاده شود، می‌توان ایمنی باتری‌ها را بهبود بخشید و عمر آنها را تا بی‌نهایت افزایش داد. چنین تغییری موجب می‌شود که بتوان در فضایی محدود میزان بسیار زیادی انرژی حبس کرد و از آن در جان بخشیدن به گجت‌های مختلف استفاده کرد. MIT می‌گوید که اگر بتوان این فناوری را وارد عرصه تجاری کرد، می‌توان بر بسیاری از مشکلات باتری‌ها در زمینه‌های طول عمر، ایمنی و هزینه فایق آمد. طی یک بیانیه، MIT مدعی شده که یافته‌هایش پتانسیل تغییر تمام معادلات فعلی در صنعت ساخت باتری را دارد و استفاده از الکترولیت‌های حالت جامد می‌تواند مشکلاتی را از میان بردارد که در حال حاضر گریبان‌گیر این صنعت شده است.

یک سلول الکترومغناطیسی (که در اصطلاح به آن باتری می‌گوییم) از سه بخش اساسی تشکیل می‌شود: آند که الکترودی منفی با وظیفه ساطع کردن الکترون است و طی فرایندهای الکتروشیمیایی اکسیده می‌شود، کاتد که الکترودی مثبت با وظیفه جذب الکترون‌هاست و طی فرایند‌ها کاهش می‌یابد و یک الکترولیت که حد واسط بین آند و کاتد در یک سلول است و وظیفه دارد انتقال یونی بین آند و کاتد را طی فرایندهای الکتروشیمیایی به انجام برساند. الکترولیت‌ها تا امروز در حالت مایع تولید و استفاده می‌شدند. زیرا، همان‌طور که گفتیم، الکترون انتقالی از جنس یونی است و برای انتقالش لازم است که ماده‌ای رسانا به کار گرفته شود. باور عموم نیز این است که مواد در حالت جامد سرعت رسانایی پایین‌تری نسبت به حالت مایع دارند، اما، این‌طور که پیداست، MIT خلاف این موضوع را ثابت کرده.

طی بررسی‌های اخیر مشاهده شده است که، علاوه بر طول عمر بیشتر، استفاده از الکترولیت در حالت جامد منافع جانبی دور از انتظاری نیز به دنبال دارد. عملکرد باتری‌های لیتیومی معمولی، که جنس الکترولیت آنها مایع است، در دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین به‌شدت افت پیدا می‌کند، اما باتری‌هایی که الکترولیت آنها جامد است حتی می‌توانند در دماهای انجماد یا دماهای بسیار بالا به فعالیت عادی خود ادامه دهند.

همان‌طور که گفتیم، علاوه بر افزایش طول عمر، سازوکار جدید موجب افزایش ایمنی نیز می‌شود. پروفسور Gerbrand Ceder در این باره می‌گوید: «تمام آتش‌سوزی‌های ناشی از باتری که تا امروز دیده‌اید ناشی از بخش الکترولیت باتری‌هاست. اما در باتری‌هایی که طی بررسی‌های اخیر تولید می‌شوند الکترولیت در حالتی قرار ندارد که بتواند آتش بگیرد. در صورت استفاده از الکترولیت جامد، هیچ نگرانی و مشکلی از نظر ایمنی وجود نخواهد داشت. می‌توانید باتری را به دیوار بکوبید و سپس با یک شی نوک‌تیز تلاش کنید که سوراخش کنید؛ هیچ‌چیز آتش‌زایی وجود ندارد!» او در ادامه می‌افزاید: «با الکترولیت جامد دیگر از واکنش‌های تخریبی خبری نیست.» این بدان معناست که باتری‌های ساخته‌شده با این تکنیک «صدها و هزاران سیکل عمر خواهند کرد.»

بررسی‌های فوق را مشترکا MIT و انستیتوی پیشرفته تکنولوژی سامسونگ انجام داده‌اند و نتایج آن طی مقاله‌ای در ژورنال Nature Materials منتشر شده است.