باتری کلسیمی با ۷۰۰ چرخه شارژ ساخته شد

01

از 02

راه‌حل پایدار

به‌نقل از وب‌سایت ساوت چاینا مورنینگ پست، باتری‌های لیتیوم‌یونی به‌دلیل اندازه و وزن کم در قیاس با ظرفیت ذخیره‌سازی و چگالی انرژی استثنایی خود، در استفاده جهانی تسلط دارند. با‌‌وجوداین، حفظ منبع مطمئن لیتیوم برای تقویت بخش‌های پایدار، مانند ذخیره‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر و خودروهای الکتریکی ضروری است.

بر‌اساس این مطالعه، انتظار می‌رود باتری‌های مبتنی‌بر کلسیم در عین حفظ ظرفیت انرژی نظری قابل‌مقایسه، جایگزینی مقرون‌به‌صرفه‌تر و ایمن‌تر برای باتری‌های لیتیوم‌یونی ارائه دهند. طبق مقاله‌ منتشر‌شده در Nature، فراوانی کلسیم که 2,500 برابر بیشتر از لیتیوم است، نشان می‌دهد که این باتری با چگالی انرژی بالقوه قابل‌مقایسه، گزینه امیدوارکننده‌ای ارائه می‌کند.

محققان تأکید می‌کنند که سیستم‌های کلسیم‌اکسیژن (Ca-O2) بیشترین چگالی انرژی نظری را در بین انواع باتری‌های مبتنی‌بر کلسیم نشان می‌دهند. این امر به‌دلیل سوخت باتری تأمین‌شده از اکسیژن هوا به‌جای ماده ذخیره‌شده در داخل آن است.

باتری‌های کلسیم‌اکسیژن (Ca-O2) به‌دلیل ظرفیت زیاد و هزینه کم، امیدوارکننده هستند. با‌این‌حال، ساخت باتری Ca-O2 قابل‌شارژ که در دمای اتاق کار کند، به مسئله‌ای بزرگ تبدیل شده است. این دشواری به‌دلیل تولید محصولات تخلیه غیرفعال در واکنش‌های شیمیایی و مشکل در یافتن الکترولیت‌هایی است که هم با آند فلزی کلسیم و هم با اکسیژن سازگار باشند.

یکی از مشکلات عمده در ساخت باتری کلسیم‌اکسیژن، یافتن الکترولیتی است که باعث واکنش‌های کلسیم نشود و محدودیتی بر ظرفیت باتری ایجاد نکند. تیم تحقیقاتی دانشگاه فودان برای حل این مسئله، الکترولیتی مایع را توسعه داده‌ است که هم کلسیم و هم اکسیژن را در خود جای می‌دهد.

این تیم ادعا می‌کند که باتری قابل‌شارژ حاصل می‌تواند به‌عنوان جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای باتری‌های لیتیومی عمل کند و در حوزه‌های گوناگون کاربردهای متنوعی داشته باشد.

02

از 02

باتری چندکاربرده

تحقیقات این تیم طرحی از باتری کلسیم‌اکسیژن پایداری را ترسیم کرد که برای قرارگیری در الیاف انعطاف‌پذیر مناسب است و امکان ایجاد باتری‌های نساجی برای سیستم‌های پیشرفته پوشیدنی را فراهم می‌کند. قرار‌دادن اجزای باتری روی الیاف، ثبات باتری را حتی در خم‌شدن از ۰ تا 180 درجه تأیید کرد.

پژوهشگران با استفاده از دستگاه بافندگی تجاری، این باتری‌های الیافی را به نساجی‌های قابل‌تنفس و انعطاف‌پذیر بافته‌اند که انرژی دستگاه‌های الکترونیکی، مانند تلفن‌های همراه را می‌توانند تأمین کنند. پژوهشگران این مطالعه می‌گویند:

نشان می‌دهیم که باتری پیشنهادی Ca–O2 در هوا پایدار است و می‌تواند به الیاف انعطاف‌پذیری تبدیل شود که در باتری‌های نساجی برای سیستم‌های پوشیدنی نسل بعدی بافته می‌شود.

اگرچه عملکرد و ظرفیت باتری پژوهشگران محدود بود، آنان ابراز امیدواری کردند که مهندسی بیشتر می‌تواند کارایی آن را افزایش دهد. علاوه‌بر‌این، آنان خاطرنشان کردند که تحقیقاتشان فرصت‌هایی را برای توسعه باتری‌های کلسیمی با استفاده از مواد جایگزین ایجاد می‌کند.