ساخت باتری از جلیقه‌های ضد گلوله

یک بیانیه مطبوعاتی نشان می‌دهد که محققان دانشگاه "میشیگان" به پیشرفت جدیدی در ساخت باتری‌های لیتیوم-گوگرد دست یافته‌اند که منجر به افزایش پنج برابری تراکم انرژی باتری‌ها شده است.

این روش جدید، جایگزین قوی‌تر و همچنین پایدارتری برای باتری‌های لیتیوم-یونی فراهم می‌کند که به عملیات استخراج مضر کبالت متکی است و مقدار زیادی گاز کربن دی اکسید در طول تولید آن منتشر می‌شود.

دانشمندان از شبکه‌ای از نانوالیاف "آرامید"، بازیافت شده از کِولار که معمولاً در ساخت جلیقه‌های ضد گلوله استفاده می‌شود، برای تثبیت واکنش شیمیایی بین آند لیتیوم و کاتد گوگرد در باتری خود استفاده کردند.

آن‌ها روش جدید خود را در مقاله‌ای که در مجله Nature Communications منتشر شده است، تشریح کردند.

دانشمندان می‌گویند این باتری علاوه بر ظرفیت کلی بهبود یافته، بیش از ۱۰۰۰ چرخه شارژ دارد. آن‌ها تخمین می‌زنند که عمر این باتری در صورت نصب در یک وسیله نقلیه الکتریکی ۱۰ سال خواهد بود.

"نیکلاس کوتوف" سرپرست این پروژه در بیانیه‌ای گفت: تعدادی گزارش وجود دارد که ادعا می‌کنند چند صد چرخه برای باتری‌های لیتیوم-گوگرد وجود دارد، اما این امر با سایر پارامتر‌ها نظیر ظرفیت، نرخ شارژ، انعطاف‌پذیری و ایمنی به دست می‌آید.

وی افزود: چالشی که امروزه وجود دارد، ساخت این باتری است به گونه‌ای است که نرخ تعداد شارژ آن را از ۱۰ چرخه قبلی به صد‌ها چرخه افزایش داد و چندین مورد دیگر از جمله هزینه ساخت آن را کاهش داد.

محققان با استفاده از یک غشای "آرامید" توانستند از تشکیل لیتیوم-گوگرد که به عنوان پلی‌سولفید نیز شناخته می‌شود و ظرفیت کلی باتری را کاهش می‌دهد، در باتری جلوگیری کنند. در عین حال، این غشاء به یون‌های لیتیوم اجازه می‌دهد تا از لیتیوم به سمت گوگرد بروند و بازگردند.

محققان دانشگاه "میشیگان" همچنین خاطرنشان می‌کنند که این باتری‌ها را می‌توان با بازیافت جلیقه‌های ضد گلوله و سایر محصولات ساخته شده از کِولار تولید کرد.

همچنین بدست آوردن گوگرد بسیار ساده‌تر از کبالت است که برای ساخت باتری‌های لیتیوم-یون نیاز است، به این معنی که باتری‌های لیتیوم-گوگرد را می‌توان به روشی اخلاقی‌تر و پایدارتر و سازگارتر با محیط زیست تولید کرد.

پروفسور "کوتوف" یک درخواست ثبت اختراع برای غشای آرامید به ثبت رسانده است و حتی قصد دارد شرکتی برای بازاریابی این فناوری جدید تأسیس کند. او توضیح داد که طراحی این باتری، "تقریبا بی‌نقص" است و از نظر ظرفیت و کارایی به محدودیت‌های نظری غلبه کرده است.

به گفته وی، دستیابی به سطوح جدید و خواص مواد چندگانه چیزی است که اکنون برای باتری‌های خودرو‌های برقی مورد نیاز است. این کمی شبیه به رشته ژیمناستیک در بازی‌های المپیک است، جایی که شما باید در همه چیز از جمله پایداری کامل باشید.

وی افزود: مهندسی این باتری‌ها دو مقیاس مولکولی و نانویی را ادغام کرده است. ما برای اولین بار موفق به توسعه رویکرد یکپارچه‌ای شده‌ایم که ما را قادر ساخت تا به چالش‌های کلی باتری‌های لیتیوم-گوگرد غلبه کنیم.

"کوتوف" ظرفیت و کارایی نمونه اولیه این باتری جدید را «تقریباً عالی» توصیف کرد، زیرا به محدودیت‌های نظری برای این نوع فناوری غلبه کرده است.

برای توضیح سایر مزایای باتری‌های لیتیوم-گوگردی می‌توان به این نکته اشاره کرد که این باتری‌ها قادر به تحمل دمای شدید -هم گرم و هم سرد- هستند. این باتری‌ها همچنین از باتری‌های لیتیوم-یونی پایدارتر هستند و از طریق بازیافت جلیقه‌های ضد گلوله می‌توان الیاف آرامید مورد نیاز غشای آن را به دست آورد و دریافت گوگرد آسان‌تر از کبالت کمیاب و مورد استفاده در باتری‌های لیتیوم-یونی است.

منبع: ایسنا