باطری های نسل جدید خودروهای برقی


پس از باتری‌های لیتیوم‌یونی چه خواهد شد؟! منتظر چه فناوری‌هایی باشیم؟

چگونگی ذخیره‌ی انرژی امری حیاتی در آینده‌ی خودروهای الکتریکی به‌حساب می‌آید. درحالی‌که احتمالاً باطری‌های لیتیوم‌یونی تا حداقل دهه‌ی آینده، به‌فرم استانداردشان باقی خواهند ماند؛ تحقیقات علمی و شرکت‌های نوپا در حال مسابقه دادن در جهت کشف، طراحی و تولید جایگزین‌هایی هستند که فراتر از محدودیت‌های علم شیمی حال حاضر حرکت خواهد کرد. سه فناوری ذیل دارای بیش‌ترین پتانسیل انجام در آینده هستند:

جریان اکسیداسیون کاهنده

باطری های نسل آینده

به‌طور خلاصه: در این فناوری، انرژی در تانک‌هایی ذخیره می‌شود که به جای آن‌که الکترودهای مثبت و منفی باشند، الکترولیت مایع هستند. الکترولیت‌ها مادامی‌که از طریق سلول‌های باتری پمپ می‌شوند، برق تولید می‌کنند. شارژ مجدد می‌تواند هم از طریق وارونه کردن فرآیند در درون سیستم روی دهد و هم می‌تواند در یک ایستگاه سوخت‌گیری، الکترولیت مصرف‌شده را با الکترولیت نو جایگزین کند.

چه عاملی مانع آن است: بسیاری از متخصصان بر این باورند که رسیدن به رنج مناسب ذخیره‌ی انرژی در یک باتری دارای جریان الکترولیتی، نیازمند تانک‌های ذخیره‌ی بیش از اندازه بزرگ برای قرارگیری در یک وسیله‌ی نقلیه هستند.

محل رشد: کمپانی نانوفلوسل، شرکتی که در لیختن‌اشتاین قرار دارد، ادعا می‌کند وسیله‌ی نقلیه‌ای به‌صورت نمونه در اختیار دارد که با سلول دارای جریان، در حال کار است و به‌ مدت ۱۴ ساعت در سرعت‌های شهری با دو تانک به حجم ۱۵۹ لیتر پر از الکترولیت رانده شده است. جامعه‌ی علمی از این واقعه بسیار متحیر است و شک دارد که واقعا این اتفاق رخ داده باشد. یک استارت‌آپ شکل‌گرفته  توسط محققان MIT به‌نام ۲۴M اخیراً به ایجاد باطری‌های دارای جریان اکسیداسیون کاهنده‌ای انجامیده است که به آن باطری‌های لیتیوم‌یونی نیمه‌جامد می‌گویند و مشخصاً محدودیت‌های به وجود آمده به‌منظور قرارگیری تانک‌های ذخیره‌ی بزرگ را برطرف خواهد کرد.

لیتیوم‌یونی به‌ حالت جامد

باطری های نسل آینده

به‌طور خلاصه: یک الکترولیت سرامیکی جامد در سلول‌های لیتیوم‌یونی امروزی جایگزین الکترولیت مایع می‌شود و به ایجاد نوعی باتری‌ منجر خواهد شد که غیرقابل اشتعال است، در طول زمان کیفیتش را از دست نمی‌دهد و میزان انرژی را که می‌تواند در یک حجم مشخص ذخیره کند، تا دوبرابر افزایش می‌دهد. افزایش دوبرابری میزان انرژی ممکن است؛ زیرا الکترولیت جامد، امکان مصرف لیتیوم فلزی خالص را در الکترود منفی فراهم می‌کند. عملکرد باتری‌های به‌ حالت جامد، در حرارت بالا بهبود پیدا می‌کند و در نتیجه، نیاز به خنک کاری با مایع از بین می‌رود.

چه عاملی مانع آن است: الکترولیت سرامیکی به میزان پنج برابرِ جایگزین مایع‌اش سنگین‌تر است و ضخامت و ورق‌های شکننده‌ی آن نیازمند محافظت در برابر پستی‌بلندی‌های نامطلوب سطح جاده و جمع‌شدگی در اثر بالا و پایین رفتن‌ها و ضربات متعدد است. عمکلرد این نوع باتری‌ها در دماهای پایین دچار اختلال می‌شود.

محل رشد: کمپانی دایسون همان شرکتی که به تولید خلأ مشهور است، با گرفتن بودجه‌ای از دولت بریتانیا برای ساخت یک خودروی الکتریکی، در سال ۲۰۱۵ استارتاپ باتری به‌حالت جامد به‌نام Sakti3 را خرید. Sakti3 از روش تولید فیلم نازک استفاده می‌کند که احتمالاً برای کاربردهای خودرویی قابل تعمیم نخواهد بود. محققان تیم ساکاموتو در حال کار روی تولید مواد سرامیکی در دسته‌هایی به‌صورت پودر هستند.

فلز-هوا

باطری های نسل آینده

به‌طور خلاصه: قسمتی از باتری، سلول سوختی است که در آن، یک سلول فلز-هوا از اکسیژن هوای پمپ شده از طریق باتری به‌منظور راه‌اندازی واکنش شیمیایی منجر به تولید برق استفاده می‌کند. این نوع باتری بسیار سبک‌تر از ذخیره‌سازی اکسیژن به‌صورت یک ماده‌ی جامد در باتری است و به ایجاد باتری‌هایی با انرژی تا ده برابر یک باتری لیتیوم‌یونی منجر می‌شود. باتری‌های لیتیوم-هوا شهرت بسیاری دارند؛ اما بهتر از آن‌ها سلول‌های روی-هوا هستند که دلیل محبوبیتشان، فراوانی و هزینه‌ی کم آن‌ها است.

چه عاملی مانع آن است: باتری‌های فلز-هوای قابل شارژ مجدد، نسبتاً جدید هستند و تعداد محدودی چرخه‌های شارژ و دشارژ دارند، قبل از اینکه گنجایش ذخیره‌ی آن‌ها به‌طور قابل توجهی تنزل یابد.

محل رشد: کمپانی Fluidic Energy واقع در آریزونا، باتری‌های روی-هوای قابل شارژ مجددی در کشورهای درحال‌توسعه نصب کرد تا به‌عنوان بافرهایی برای شبکه‌های برق غیرقابل اطمینان عمل کنند. کمپانی تسلا اختراعی برای یک وسیله‌ی نقلیه به ثبت رساند که از یک باتری فلز-هوا به‌عنوان یک افزایش‌دهنده‌ی توان باتری بعد از خالی شدن بسته‌ی باتری لیتیوم‌یونی استفاده می‌کند؛ بنابراین محدودیت تعداد چرخه‌های شارژ با باتری ثانویه برطرف می‌شود.



منبع :زومیت