نسل جدید باتری خودروهای برقی

بر اساس پیش بینی آژانس بین المللی انرژی تا سال ۲۰۳۰ میلادی بیش از ۲۴۵ میلیون دستگاه خودروی برقی در جهان استفاده خواهد شد که تمامی آن ها نیاز به باتری دارند. در همین راستا محققان سخت در حال تلاش برای تولید انبوه نسل بعدی باتریها هستند که از نوع جامد بوده و به الکترولیت نیازی نداره و در مواری با صرفه جویی ۹۹ درصدی در وزن و هزینه، می توانند انرژی بخش خودروهای برقی آینده باشند.

در نتیجه فعالیت‌های تحقیق و توسعه باتری به سرعت و قدرت در جریان است. کار بر روی بهبود فناوری باتری‌های لیتیوم یونی موجود یعنی باتری حالت جامد که با حذف الکترولیت مایع عملکرد آن را افزایش می‌دهد در جریان است.

گرچه  محققین به دنبال مواد جدید برای توسعه باتری‌های بهتر هستند.

در حال حاضر انگیزه و پشتوانه مالی بسیار قوی برای بهبود و تولید باتری‌های جدید وجود دارد.

از جدیدترین فناوری‌ها می‌توان به سلول‌های لیتیومی جدید اشاره کرد که به نوعی بین سلول‌های معمولی و پیل سوختی هیدروژنی قرار دارند.

پروفسور پیتر بروس شیمی دانی است که نمونه اولیه این سلول را در یک پروژه تحقیقاتی بین سال‌های ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۱ در دانشگاه سنت اندروز ساخت.

سلول‌های هوا لیتیومی از اکسیژن هوا به عنوان بخشی از واکنش شیمیایی استفاده می‌کنند که در طول شارژ و دشارژ باتری اتفاق می‌افتد. در نتیجه دیگر نیاز به حمل مواد شیمیایی به درون باتری وجود ندارد.

حال محققین موسسه ملی علوم مواد ژاپن ادعا کردند که یک باتری‌هوای لیتیومی با چگالی انرژی ۵۰۰ Wh بر کیلوگرم ساخته‌اند که تقریبا دو برابر چگالی انرژی بیشتری دارد.

این رقم در حدود دو برابر بیشتر از سلول‌های لیتیومی فعلی است. گرچه در این تحقیق هیچ اشاره‌ای به چرخه شارژ و دشارژ بسته باتری نشده است.

یکی از نقاط ضعف این دست از سلول‌ها عناصر موجود در هوا مانند کربن، نیتروژن و آب است که با لیتیوم واکنش نشان می‌دهد و یک لایه آلوده روی آن ایجاد می‌کند. این لایه مانع از رسیدن اکسیژن به بخش مثبت الکترود می‌شود.

در نتیجه الکترولیت باید جوری ساخته شود که از جذب هرگونه ناخالصی جلوگیری کند.

شرکت theion نیز یک الکترود (کاتد) ساخته شده از سولفور لیتیوم تولید کرده است که ادعا می‌کند که محدوده سلول‌های لیتیوم یونی معمولی را تا سه برابر افزایش می‌دهد.

گوگرد عنصر فراوانی است و می‌تواند جایگزین نیکل و کبالت شود.

استفاده از کبالت در باتری‌ها به دلیل اثرات زیست محیطی همیشه بحث بر انگیز بوده است.

این فناوری در حدود ۹۹ درصد ارزان‌تر از سلول‌های فعلی است و تا میزان ۹۹ درصد نیز انرژی کمتری مصرف می‌کند.

این شرکت بیش از ۱۶ پتنت در رابطه با ساخت این کاتد‌ها به ثبت رسانده است.

این شرکت در ابتدا قصد دارد تا باتری صنایع هوافضا را تولید کند و پس از آن به سراغ صنایع خودروسازی خواهد رفت.

در هر صورت به نظر می‌رسد که آینده حمل و نقل در گرو نسل جدید باتری‌ها و شیمی‌دان هایی است که با استفاده از مواد و ترکیب‌های جدید آینده حمل و نقل را تغییر خواهند داد.