فهرست مطالب
پژوهشگران دانشگاه هنگ‌کنگ و دانشگاه علم و فناوری جنوب چین از ساخت یک باتری آبی خبر داده‌اند که با آب‌نمک طراحی شده است.
به گزارش سرویس علمی تکناک، به گفته تیم تحقیقاتی، این فناوری در مقایسه با باتری‌های آبی متداول، در شرایط خنثی عملکردی کم‌نظیر از نظر پایداری چرخه‌ای بلندمدت و سازگاری زیست‌محیطی ارائه می‌دهد.
ساختار این باتری بر پایه الکترودهای آلی و الکترولیت‌های خنثی و غیرسمی بنا شده است. داده‌های ارائه‌شده نشان می‌دهد باتری آب‌نمک با سطحی از ایمنی که آن را در حد یک محلول آب‌نمک معمولی قرار می‌دهد؛ قادر است بیش از ۱۲۰ هزار چرخه شارژ و دشارژ را پشت سر بگذارد.
حتما بخوانید: تبدیل باتری موبایل های قدیمی به باتری‌های سدیم-یونی
پژوهشگران تصریح کرده‌اند که این سطح از کارایی، ظرفیت تحقیقاتی قابل‌توجه این دستاورد و چشم‌انداز روشن آن برای کاربردهای عملی را برجسته می‌کند. باتری آب‌نمک فاقد ویژگی‌های اسیدی و اشتعال‌پذیری است که مزیتی کلیدی در حوزه ایمنی ذخیره‌سازی انرژی محسوب می‌شود. در صورت موفقیت در مقیاس‌پذیری صنعتی، چنین فناوری‌ای می‌تواند معادلات بازار را تغییر دهد و به‌ویژه در رقابت با باتری‌های لیتیوم‌یونی، جایگاه تازه‌ای در صنعت انرژی به دست آورد.
باتری آب‌نمک؛ گامی فراتر از آزمایشگاه
این دستاورد از آن جهت حائز اهمیت است که باتری‌های لیتیوم‌یون در صورت آسیب فیزیکی مستعد اشتعال شدید و پدیده «فرار حرارتی» هستند. افزون بر آن، چالش‌های زیست‌محیطی در مدیریت پسماند و افت عملکرد تدریجی (در بازه ۱۰۰۰ تا ۳۰۰۰ چرخه) از محدودیت‌های شناخته‌شده این فناوری به‌شمار می‌رود.
با وجود کاربرد گسترده در تجهیزات الکترونیکی قابل‌حمل، باتری‌های لیتیوم‌یون ستون فقرات صنعت خودروهای برقی نیز هستند. همین اشتعال‌پذیری ذاتی طی سال‌های اخیر به وقوع آتش‌سوزی‌های متعددی در خودروهای برقی انجامیده است.
برای مطالعه بیشتر: چین ته‌سیگارها را به باتری تبدیل کرد!
در نقطه مقابل، باتری آب‌نمک غیرقابل اشتعال است و ترکیبات سمی بسیار محدودی دارد. دفع آن ساده‌تر، ایمن‌تر و از منظر مواد اولیه بالقوه کم‌هزینه‌تر است. با این حال، ضعف تاریخی این فناوری، دوام چرخه‌ای محدود بوده است. ریشه این چالش به تجزیه آب در ولتاژهای مشخص بازمی‌گردد که سقف عملکرد را محدود می‌کند.
با این وجود، ثبت بیش از ۱۲۰ هزار چرخه شارژ و دشارژ در نمونه جدید، جهشی کم‌سابقه در کاربری عملی این دسته از باتری‌ها محسوب می‌شود. برای مقایسه، باتری‌های تلفن همراه معمولا پس از حدود ۸۰۰ چرخه وارد فاز افت ظرفیت می‌شوند؛ باتری خودروهای برقی در محدوده ۱۵۰۰ تا ۳۰۰۰ چرخه قرار دارند و باتری‌های شبکه‌ای LFP مرغوب بین ۶۰۰۰ تا ۱۰ هزار چرخه دوام می‌آورند.
بیشتر بخوانید: باتری کلسیم-یونی چین تهدیدی برای سلطه باتری‌های لیتیوم-یونی
تولید در مقیاس صنعتی
عبور از مرز ۱۰۰ هزار چرخه می‌تواند به معنای عمر عملیاتی بیش از یک دهه برای یک باتری آبی باشد که مزیتی استراتژیک برای ذخیره‌سازی شبکه‌ای، از مزارع خورشیدی تا مدیریت نوسان تولید برق بادی محسوب می‌شود. به‌نظر می‌رسد تمرکز اصلی این فناوری بر همین کاربردهاست. هرچند استفاده در ابزارهایی مانند تلفن همراه از نظر فنی ممکن است، اما چگالی انرژی پایین‌تر می‌تواند مانعی برای رقابت در بازار مصرفی باشد.
تجربه نشان داده است که بسیاری از نوآوری‌های دانشگاهی در حوزه باتری هرگز به تولید انبوه نمی‌رسند. معیارهای تعیین‌کننده شامل مقیاس‌پذیری صنعتی، چگالی انرژی رقابتی و هزینه تمام‌شده اقتصادی است. افزون بر آن، فناوری باید خارج از محیط کنترل‌شده آزمایشگاه نیز پایداری و قابلیت اطمینان خود را اثبات کند. در صورت تحقق این الزامات، باتری آب‌نمک توفو به گزینه‌ای راهبردی برای تثبیت شبکه‌های انرژی تجدیدپذیر، برق‌رسانی مناطق روستایی و سامانه‌های پشتیبان مراکز داده یا تاسیسات نظامی تبدیل شود.
جزئیات این پژوهش در نشریه Nature Communications منتشر شده است.
