سال ۲۰۱۵ میلادی بود که از احتمال تحول در باتری‌های لیتیومی با ظهور فناوری لیتیوم-هوا گفتیم. حالا در سال ۲۰۲۳ به لطف نوآوری در حوزه فضا شاهد پیشرفت‌های بزرگی در این زمینه هستیم. جزئیات نوید بخش از باتری‌های لیتیوم-هوا ابداعی پژوهشگر ایرانی را در شهر سخت افزار بخوانید.
احتمالاً می دانید پژوهشگرها به دنبال جایگزین‌هایی برای باتری‌های لیتیوم-یون می‌گردند که مزایای بیشتر و معایب کمتری داشته باشد. یکی از این جایگزین‌ها باتری‌های لیتیوم-هوا هستند. ظاهراً نوآوری‌ها در زمینه فضا نوردی موجب شده بسیاری از مشکلات در توسعه باتری لیتیوم-هوا از میان برداشته شود.
در همین رابطه بخوانید:
– لیتیوم-هوا به جای لیتیوم-یون، تکنولوژی بعدی باتری گوشی‌های موبایل
یک پژوهشگر ایرانی در مقاله‌ای که در مجله Science چاپ شده به تشریح شیمی پشت باتری‌های جدید لیتیوم-هوا پرداخته است. این طراحی ابداعی می‌تواند چگالی انرژی را به بالاترین حد خود برساند و ممکن است شاهد تحول بزرگی در زمینه باتری اتومبیل‌ها، وسایل سنگین چون هواپیما، قطارها و حتی زیر دریایی‌ها باشیم.
راندمان انرژی باتری‌های جدید لیتیوم-هوا پس از ۱,۰۰۰ چرخه شارژ و تخلیه تنها ۵ درصد کاهش می‌یابد و خبری هم از افت راندمان فارادی نیست. صفر بودن تنزل راندمان فارادی به معنی از دست نرفتن مواد فعال باتری به واسطه نبود واکنش‌های جانبی در جریان شارژ و تخلیه باتری است.
در طراحی پژوهشگر ایرانی در انستیتو فناوری Illinois از یک الکترولیت جامد استفاده شده که ایمن‌تر و کارآمد تر از الکترولیت‌های مایع است. برای این کار از رسانایی یونی بالای سرامیک در ترکیب با پایداری بالای پلیمر استفاده شده است.
خوشبختانه الکترولیت جامد ابداعی توسط پژوهشگر ایرانی در دمای اتاق کار می‌کند و به دماهای خاص نیاز نیست. به گفته محمد اسدی، استادیار مهندسی شیمی در مؤسسه فناوری ایلینوی، این الکترولیت به تنهایی ۷۵ درصد چگالی انرژی را به خود اختصاص داده است که هنوز راه برای افزایش آن و کاهش ضخامت بدون فدا کردن کارایی وجود دارد.
دکتر اسدی تاکید کرده این فناوری می‌تواند به چگالی انرژی «بسیار بسیار بالا» بیانجامد. برای نمونه ممکن است با فناوری باتری‌های لیتیوم-هوا بتوان به ازای هر کیلوگرم یک کیلووات ساعت یا حتی بیشتر انرژی ذخیره کرد که چهار برابر بیشتر از توانایی باتری‌های لیتیوم یون فعلی است.
اسدی می گویند یک باتری لیتیوم-هوا بر پایه لیتیوم اکساید از نظر تئوری می‌تواند چگالی انرژی قابل مقایسه با بنزین داشته باشد.
در نهایت دکتر محمد اسدی اعلام کرده آنها قصد دارند با شرکت‌های خصوصی وارد همکاری شوند تا این فناوری را بهینه‌تر کنند و نهایتاً به تولید برسانند.
دکتر اسدی دانش آموخته مهندسی شیمی در دانشگاه صنعتی سهند، کارشناسی ارشد مهندسی شیمی در دانشگاه صنعتی شریف و دکتری مهندسی مکانیک در دانشگاه ایلینوی شیکاگو است.