باتريهايي که در چند ثانيه شارژ ميشوند!

با فناوری جدید نوت‌بوک‌ ها و گوشی‌ های خود را با سرعتی صد برابر سرعت فعلی شارژ خواهید کرد. اما آیا این فناوری به تولید انبوه می‌رسد؟

به تازگي شيوه جديدي براي ساخت الکترود باتري‌هاي Li-Ion (ليتيوم يون) با استفاده از فوم‌های فلزی مبتنی بر نانو اختراع شده که می‌تواند در مدت ۲ دقيقه باتري را تا ۹۰ درصد شارژ کند. با تجاري‌سازي اين روش، نوت‌بوک‌ها در کمتر از چند دقيقه و گوشي هوشمند ظرف ۳۰ ثانيه به طور کامل شارژ خواهند شد.

اين شيوه جديد ساخت الکترودها با اکثر پروسه‌هاي شيميايي کنوني ساخت باتري‌ها سازگار بوده و پژوهشگران قصد ساخت باتري‌هاي نیکل متال هیدرید (Ni-MH) موجود در وسايل نقليه برقي با استفاده از اين فناوري جديد را هم دارند. این باتری‌های Ni-MH به صورت گسترده‌ای در دستگاه‌های مختلف استفاده می‌شوند.

اصولا سرعت شارژ و دشارژ باتري محدود به حرکت الکترون‌ها و يون‌ها و وارد شدن آنها یا خارج شدن آنها از کاتد است (الکترودی که در هنگام شارژ منفی است). پژوهشگران با به‌کارگيري مواد با ساختار نانو سعي در بهبود اين پروسه دارند، اما از بين ظرفيت کلي ذخيره‌سازي انرژي (مدت زمانی که تا تخليه کامل طول می‌کشد) و سرعت شارژ باید یکی را انتخاب کرد.

البته Paul Braun، پروفسور علوم و مهندسي مواد دانشگاه lllinois و رهبر تيم تحقيقاتي معتقد است که تاکنون «نيمي از راه براي تحقق اين پروژه پيموده شده است».

گروه پروفسور Braun موفق به ساخت فوم‌های فلزي به شدت متخلخلی شده که روی آنها با مقادیر زیادی از مواد فعال باتری پوشیده شده است. فلز مذکور قدرت رسانايي الکتريکي بسیاری داشته و علي‌رغم پرمنفذ بودن، قادر به نگهداري حجمی کافی از مواد فعال به منظور ذخيره‌سازي انرژي است. منافذ سطح فلز امکان تحرک آزادانه و بدون محدوديت را براي يون‌ها فراهم مي‌کنند.

اولين گام براي ساخت کاتدها، تهيه مایع رقیقی از گوی‌های پليمر روي سطح زیرلايه‌ای رسانا است. اين قطعات به خاطر شکل خاص و بار الکتريکي‌شان به شکلی مرتب کنار هم قرار می‌گیرند. سپس پژوهشگران با استفاده از تکنيکي به نام آبکاري الکتريکي يا Electroplating، فضاي خالي ميان اين گوی‌ها را با نيکل پر مي‌کنند.

در گام بعدي گوی‌ها پليمري و بخش زیادی از فلز را آب کرده و حاصل کار، اسفنجی است تشکیل‌شده از نیکل که تا ۹۰ درصد حجم آن را فضای خالی تشکیل می‌دهد. در مرحله آخر مواد فعال مورد نياز باتري را روي سطح اين اسفنج رشد می‌دهند.

پروفسور Braun اضافه مي‌کند: «تا رسیدن اين فناوري به تولید و عرضه به بازار فاصله زيادي داريم اما نتايج تحقيقات آزمايشگاهي روي باتري‌هاي Li-Ion و نیکل متال هیدرید رضايت بخش بوده است». گروه موفق به ساخت باتري‌هاي Li-Ionاي شده که در ۲ دقيقه کاملا شارژ مي‌شوند.

  • Andreas Stein پروفسور علوم شيمي دانشگاه Minnesota، دستاورد تيم را «بي‌سابقه» توصيف مي‌کند. پروفسور Stein يکي از پيشگامان استفاده از روش‌هاي قالب‌گيري ذرات پلميري است؛ روشی که تيم Braun در طول تحقيقات از آنها استفاده کرده است.
  • اما Jeff Dahn، پروفسور فيزيک دانشگاه Dalhousie با ديده ترديد به عملي شدن اين فناوري مي‌نگرد: «بعد از مشاهده نمودار جریان تولید این ساختار متوجه پيچيدگي آن شدم؛ محصول نهايي که با استفاده از چنين فرآیندي ساخته شود قيمت بسیار بالايي خواهد داشت».

پروفسور Braun اما می‌گوید: «پژوهشگران روش‌هاي خوب گوناگوني براي ساخت الکترود ارائه کرده‌اند که ساخت آنها هم دشوار است». البته تيم پروفسور Braun روش‌هاي فعلی که به صورت گسترده در طراحي و توسعه محصولات (و نه تنها باتري‌ها) استفاده مي‌شوند را با هم ترکيب کرده که اين امر موجب طولاني‌تر شدن فرآيند ساخت محصول نهايي مي‌شود. البته گام‌هاي اضافه‌شده در روش Braun، هزينه سنگيني به پروسه ساخت الکترود هاي جديد تحميل نکرده است.

این تیم اکنون به دنبال بهبود نیمه دیگر باتری‌هاست: آندها؛ کاری که حتی از بهبود کاتدها هم دشوارتر است.

فوم فلزی

فوم فلزی ساختاری سلولی از فلزی جامد است که معمولا این فلز آلومینیوم است و این ساختار معمولا پر است از خلل و فُرَج. تقریبا ۷۵ تا ۹۵ درصد حجم فوم‌های فلزی از فضاهای خالی تشکیل شده. این فوم‌ها معمولا بخشی از ویژگی‌های آن فلز را دارا هستند.

از این فوم‌ها در زمینه‌های گوناگونی استفاده می‌شود؛ در پزشکی تحقیق‌های زیادی بر روی استفاده از آنها در ارتوپدی انجام شده و دانشمندان به دنبال استفاده از آنها در ساخت خودروها هستند تا هم خودروها سبک‌تر و کم‌صداتر شوند، و هم این که تصادفات خسارت کمتری به بار بیاورد.

منبع : http://computernews.ir/

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *