جایگزینی مناسب برای باتری‌های لیتیومی
باتری‌های سدیمی و پتاسیمی، راهی برای ارزانتر شدن ذخیره انرژی
از خودروهای الکتریکی که صدها مایل را تنها با یک بار شارژ طی می‌کنند تا اره برقی‌هایی که قدرتی معادل نسخه گازی را ارائه می‌کنند، سالانه محصولات جدیدی وارد بازار می‌شوند که از پیشرفت‌های اخیر در تکنولوژی باتری بهره می‌برند. دانشمندان امیدوارند که به وسیله تولید باتری‌های سدیمی و پتاسیمی، فرایند ذخیره انرژی ارزانتر شود.
به گزارش ایسنا به نقل از مجله Joule ، این رشد جهانی البته به ایجاد نگرانی‌هایی در رابطه با عرضه جهانی لیتیوم نیز رسیده است و این فلز که در قلب بسیاری از باتری‌های قابل شارژ جدید وجود دارد، ممکن است در نهایت نابود شود.
در حال حاضر محققان موسسه فناوری جورجیا شواهد جدیدی را ارائه کرده‌اند که نشان می‌دهد باتری‌های حاوی سدیم و پتاسیم به عنوان یک جایگزین بالقوه برای باتری‌های مبتنی بر لیتیوم ارائه خواهند شد.
متیو مک دل، یکی از اساتید دانشکده مهندسی W.Woodruff ، در این خصوص می‌گوید: «یکی از بزرگترین موانع برای تولید باتری‌های حاوی سدیم و پتاسیم، این است که آنها سریع‌تر فرسوده و تضعیف می‌شوند و انرژی کمتری را نسبت به نسخه‌های لیتیومی حفظ می‌کنند. اما از نظر ما این مشکل قابل رفع خواهد بود.»
در مطالعه‌ای که اخیرا منتشر شده و توسط بنیاد ملی علوم و وزارت انرژی ایالات متحده تایید گردیده است، تیم تحقیقاتی به بررسی این موضوع پرداخت که چگونه سه یون مختلف لیتیوم، سدیم و پتاسیم، با ذرات سولفید آهن که پیریت و طلای حمقا نیز نامیده می‌شود، واکنش نشان می‌دهند.
در هنگام شارژ و تخلیه باتری، یون‌ها به طور مداوم با ذراتی واکنش نشان داده که الکترودهای باتری را تشکیل می‌دهند. این فرآیند واکنشی باعث تغییر حجم زیادی در ذرات الکترود می‌شود و اغلب آنها را به قطعات کوچکتری تقسیم می‌کند. از آنجایی که یون‌های سدیم و پتاسیم بیشتر از لیتیوم هستند، تصور می‌شد که واکنش با ذرات، باعث تخریب بیشتر آنها شود.
این تیم در آزمایش‌های خود ، واکنش‌هایی که درون باتری اتفاق می‌افتاد را به طور مستقیم در داخل میکروسکوپ الکترونی مشاهده نمود و دریافت که ذرات سولفید آهن، نقش الکترودهای باتری را ایفا می‌کنند. محققان همچنین دریافتند که سولفید آهن در واکنش با سدیم و پتاسیم پایدارتر از لیتیوم است. این یافته‌ها نشان دهنده آن است که باتری‌های حاوی سدیم یا پتاسیم می‌توانند عمر طولانی‌تری داشته باشند.
لازم به ذکر است که تفاوت بین نحوه واکنش یون‌های مختلف کاملا چشمگیر بود. زمانی که سولفید آهن در معرض لیتیوم قرار گرفت، چنین به نظر می رسید که ذرات سولفید آهن در زیر میکروسکوپ الکترونی منفجر می‌شدند. برعکس، سولفید آهن در هنگام واکنش با سدیم و پتاسیم مانند یک حباب گسترش می‌یافت.
متیو بیبنگیر، دانشجوی کارشناسی ارشد این رشته در جورجیا در این خصوص، اظهار کرد: «ما شاهد یک واکنش بسیار قدرتمند و بدون شکست بودیم. این یافته‌ها نشان می‌دهد که این مواد و سایر مواد مشابه می‌توانند در باتری‌های جدید به کار گرفته شده و ثبات و دوام بیشتری را برای آنها به همراه داشته باشند.»
نهایتاً این مطالعه به این نکته اشاره دارد که تغییرات حجمی زیادی که در واکنش الکتروشیمیایی اتفاق می‌افتد، همیشه یک تغییر پیشرونده در روند شکست ذرات است که موجب شکست الکترود و تخریب باتری خواهد شد.
منبع: ایسنا
مسئولیت صحت اخبار ارائه شده به عهده منبع خبر بوده و این رسانه صرفاً رسالت اطلاع‌رسانی خود را در این رابطه انجام می‌دهد.
