باتری های نسل جدید

امروزه باتری نقش مهمی در زندگی ما ایفا می کند اکثر وسایلی که استفاده می کنیم با باتری کار می کند اما بهتر است که با باتری های نسل جدید و مزیت آن ها آشنا شویم

با توجه به سرعت افزایش علم در دنیا و نیاز انسان امروزه به ذخیره انرژی برق و شارژ کردن وسایل الکتریکی دانشمندان همواره در تلاش هستند تا بتوانند باتری هایی را تولید کنند که انرژی بیشتری را در خود ذخیره کند و در کوتاه ترین زمان ممکن شارژ شود.
حال با توجه به توضیحات بالا نسل های جدید باتری را می توان در 4 دسته خلاصه کرد که در مقاله باتری های نسل جدید هر کدام را به صورت جداگانه مورد ارزیابی قرار داده ایم.

باتری های لیتیوم یونی با 1000 برابر سرعت شارژ بیشتر و 2000 برابر قدرت بیشتر

محققان دانشگاه ایلینوی آمریکا با تلاش های شبانه روزی موفق به دست یابی به فناوری تولید باتری های لیتیوم یونی شدند که با توجه به زمان بسیار کم برای شارژ این نوع از باتری و قدرت بسیار بالاتر نسبت به باتری های موجود در بازار می تواند انقلابی باورنکردنی در جهت رشد بسیاری از فناوری های وابسته به باتری های شارژی ایجاد کند.
قابل ذکر است بدانید که این موضوع می تواند بسیاری از قواعد نگرشی به استفاده از باتری در گذشته را متحول کند و دست بشر را در استفاده از باتری نسبت به گذشته بازتر نماید.

<box1>

فکر کنید گوشی در دست داشته باشید که با همان شارژ اولیه ای که بر روی خود ذخیره دارد تا سال ها نیاز به شارژ کردن نداشته باشد و شما بدونه دغدغه، بی وقفه و بدون نیاز به شارژر بتوانید با این وسیله بسیار کابردی به فعالیت های روزمره خود برسید.

</box1>

مزایای باتری های لیتیوم یون نسبت به باتری های دیگر

می دانیم داشتن قدرت (وات) و انرژی بیشتر به طور همزمان در سیستم های موجود تا امروز امری محال به حساب می آمد.
به طور مثال شما با استفاده از ابرخازن ها می توانید در مدت زمان بسیار کم قدرتی بسیار عظیم تولید نمایید و سلول های سوختی می توانند انرژی بسیار زیادی را در خود ذخیره کنند ولی به دلیل ساختاری که دارند در ایجاد قدرت زیاد زمان مصرف با محدودیت رو به رو می شوند.
با تلاش های فراوان از سوی محققان دانشکاه ایلینوی آمریکا و دست یابی به فناوری جدید باتری های لیتیوم یونی، دیگر می توان قدرت و انرژی را باهم و در راستای یکدیگر به خدمت گرفت این خود تحولی شگرف در زمینه استفاده از انرژی های نو می باشد.

امروزه نیاز به فناوری هایی همچون استفاده از رایانه های پوشیدنی، ماشین های برقی، گوشی های هوشمند و … نیاز به استفاده از باتری هایی که در چند ثانیه و در کمترین زمان ممکن شارژ بشوند را افزایش می دهد.

<box1>

شاید برای شما نیز بسیار دور از انتظار باشد که یک باتری با حجمی برابر با یک کارت عابر بانک بتواند در چند ثانیه قدرتی باور نکردنی در مدت زمانی طولانی ایجاد نماید که این امر می تواند بسیاری از مشکلات را برطرف نماید.

</box1>

افزایش 30 برابری برد بی سیم

در تازه ترین اخبار های به دست آمده از محققان دانشگاه ایلینوی آمریکا باتری های نیکل روی و لیتیوم روی با حجم 30 برابر کمتر از باتری های فعلی و با قدرت بیشتر توانسته اند 30 برابر برد بی سیم ها را افزایش دهند.

ساختار باتری لیتیوم یون

در باتری های لیتیوم یون از یک ساختار کاتد و آندی جدید اختراع‌ شده استفاده می گردد.
به طور کلی در یک باتری لیتیوم استاندارد یک آند جامد دو بعدی ساخته‌ شده از گرافیت و یک کاتد ساخته‌ شده از نمک لیتیوم وجود دارد و از سوی دیگر، باتری جدید ایلینوی دارای آند و کاتد متخلخل و همچنین سه‌ بعدی است.
محققان برای ایجاد این ساختار الکترودی جدید، ساختاری از پلی‌ استایرن (فایبرگلاس) روی یک بستر شیشه ایجاد می‌کنند، نیکل الکترودیپوزیت را روی پلی‌ استایرن قرار می‌ دهند و دست آخر الکترودهای نیکل – قلع را آند و دی‌ اکسید منگنز را کاتد قرار می‌دهند.

این الکترودهای متخلخل، با ساختار سه بعدی خود و با سطح گسترده‌ تر امکان ایجاد واکنش شیمیایی بیشتری نسبت به انواع باتری های قدیمی در یک فضای مشخص فراهم می‌کنند که این امر در نهایت باعث افزایش قابل توجه قدرت (وات) و همچنین سرعت بالای شارژ شدن باتری های لیتیوم یون در مقایسه با باتری های دیگر می شود.
محققان از این فناوری برای ایجاد میکرو باتری با اندازه یک دکمه استفاده کرده‌ اند شما می توانید در نمودار زیر آن را با سلول متعارف Sony CR1620 مورد ارزیابی قرار دهید.
که تراکم انرژی نسبتا پایین تر ولی در عوض تراکم قدرت ۲۰۰۰ برابر بیشتر را دارا می باشد.

باتری های آلومینیومی

باتری های آلومینیومی یکی دیگر از باتری های نسل جدید که برای وارد شدن به تجارت جهانی و استفاده در لپ تاپ ها و اسمارت فون ها کار سختی دارند زیرا در حال حاضر برای موبایل های هوشمند و لپ تاپ ها از باتری های لیتیوم – یون استفاده می شود و با وجود این که یک هفتم عمر باتری های آلومینیومی را دارند اما به دلیل اینکه 2 برابر باتری های آلومینیومی ولتاژ دارند برای استفاده بسیار کار آمد تر هستند باتری های آلومینیومی که هنوز وارد بازار نشده اند می توانند تا 7500 مرتبه شارژ شوند.
حال دانشمندان در حال تحقیق بر روی این باتری ها می باشند تا بتوانند با ارتقای مواد به کار رفته در کاتد، ولتاژ آن را افزایش دهند تا برای عرضه به بازار جهانی آماده باشند.
از مزایای این باتری می توان به سرعت بالای شارژ، طول عمر بیشتر و از همه مهم تر عدم آسیب رسانی به محیط زیست اشاره کرد.

باتری های بر پایه نانو تیوب

پیش بینی می شود با پیشرفت وسایل هوشمند باتریهای لیتیوم – یون به محدودیت برسد.
بهترین روش رفع محدودیت آن ها تغییر در ساختار الکترود آنها است که فناوری نانو می تواند کمک زیادی به این اتفاق کند.
دانشمندان توانسته اند با این علم و ساختن باتری های نانو تیوب سرعت شارژ باتری را افزایش دهند و در مدت 2 دقیقه به 70 درصد ظرفیت کل باتری برسانند.
این باتری ها نیز با توجه به پیشرفت صنعت نانو می توانند در آینده ای نزدیک جایگزین باتری شارژی کنونی شوند.
از مزایای این باتری می توان عمر بیشتر و شارژ سریعتر را نام برد.

باتریهای مبتنی بر گوگرد

مهم ترین کار این دسته از باتری ها در مقایسه با نمونه های موجود که همین وزن را دارند، دوام بالاتر آنها است این دسته از باتری ها می توانند نسبت به باتری های فعلی 5 برابر انرژی بیشتری ذخیره کنند و دانسیته ی آنها 2 برابر باتری های لیتیوم – یون است.
با استفاده از این باتری ها عمر دستگاه های هوشمند بیشتر می شود.
یک شرکت خودرو سازی در سال 2016 از این نوع باتری برای خودروهای برقی استفاده کرد.

مزایا باتریهای مبتنی بر گوگرد

حداقل عمر 2 برابر نسبت به باتری های فعلی.

باتریهای حالت جامد

این دسته از باتری ها دانسیته ی انرژی بالاتری دارند.
زیرا برخلاف بقیه ی باتری ها وظیفه جا به جایی الکترود در آنها را مایع بر عهده ندارد.
شرکت سازنده ی این باتری ها ادعا دارد که به همین دلیل، این دسته از باتری ها می توانند دو برابر باتری های رایج انرژی ذخیره کنند .

باتری های جامد جهان را دگرگون می کند

باتری جامد یا همان (Solid-state battery) پس از سال ها و خبر های فراوان در جهان از این نوع باتری‌ در برخی صنایع مانند خودروها و پهپادها استفاده و مورد بهره برداری قرار گرفت.
به پیش‌بینی برخی از رسانه ها در سال ۲۰۱۹ میلادی باتری‌های جامد جدید به طور گسترده‌ تری در سایر تجهیزات و فناوری های روز دنیا به کار گرفته می شود و تا سال ۲۰۲۱  میلادی باتری‌های جامد به طور فراگیر در خودروهای الکتریکی نیز قابل مشاهده می باشد.
همچنین باتری‌های حالت جامد دارای مزیت‌های بزرگی نسبت به باتری‌ های لیتیوم یون هستند که می‌توانند به طور کلی این باتری‌های قدیمی را از دور خارج کنند.

<box3>

<title>

5 مزیت باتری جامد نسبت به باتری های دیگر

</title>

  1. عمر و ظرفیت بیشتر
  2. زمان شارژ کمتر
  3. امنیت بیشتر
  4. قابل ساخت در شکل ها و سایزهای مختلف
  5. دوستدار محیط زیست

</box3>

تفاوت کلیدی باتری حالت جامد با لیتیوم یون در چیست؟

هر دو باتری تا حدود زیادی از لحاظ ساختاری به یکدیگر شباهت دارند ولی تفاوت کلیدی‌ در جنس الکترولیت به کار رفته در ساخت می باشد.

  • در ساخت باتری حالت جامد و لیتیوم یون از دو الکترود آند و کاتد استفاده می شود که باید آن را در یک الکترولیت قرار بدهند.
  • همچنین در باتری‌های لیتیون یون، الکترولیت مایع نمک لیتیوم می باشد که یون‌ها درون مایع نمک لیتیوم از یک الکترود به سوی الکترود دیگر می رود و این عمل همواره به طور برعکس انجام می پذیرد.
    اما در باتری‌های Solid – state بین الکترودها و الکترولیت فلزی رسانا و جامد قرار می‌گیرد که در این نوع دیگر از مایع نمک لیتیوم استفاده نمی شود که با حذف مایع نمک مزایای زیادی برای این باتری‌ ها به وجود می آید.
  • دست آخر الکترولیت جامد همان عملکرد مایع نمک لیتیوم در باتری‌ های سنتی را دارا می باشد که یک ترکیب شیمیایی رسانا و جامد برای برقراری جریان الکتریکی میان آند و کاتد قرار دارد ولی مواد تشکیل‌ دهنده آن باعث افزایش ظرفیت باتری، کاهش مدت زمان شارژ و ایمنی بالای آن می‌شود.

پیشرفت تکنولوژی امروزه بر روی تمامی اتفاق هایی که در اطراف ما می افتد تاثیرگذار است.
این پیشرفت آنقدر با سرعت در حال انجام است که شاید ما خیلی از تغییرات و اتفاقات را حس نکنیم و متوجه نشویم.
با کمی توجه به اطراف می بینیم که هر روز در نقطه ای از جهان اتفاق تازه ای رخ می دهد و اختراع تازه ای رونمایی می شود که زندگی را برای بشر ساده تر ولی در عین حال پیچیده تر می کند.

مدیر وب سایت
آبان 12, 1397