ساخت باتریهای ارزان قیمت سدیم – یون با طول عمر فوق العاده
امروزه استفاده از ابزار الکترونیکی بدون باتری، تقریبا کار غیر ممکنی است و باید در کنار وسایل الکرونیکی مثل موبایل و لپتاپ، ابزاری جهت ذخیره انرژی وجود داشته باشد. باتری ها چالش های زیادی را دارند که از جمله ی آنها میتوان به طول عمر پایین و قیمت بالا اشاره کرد.
دانشمندان در سرتاسر جهان سعی بر این دارند که این چالش ها را برطرف کنند و به تازگی محققان دانشگاه نیویورک، با کشف حالت خاصی از منگنز، باتری های سدیم یون را که قیمت بسیار کمتری نسبت به باتری های لیتیوم یون دارند، توسعه دادند که طول عمر بسیار خوبی را از خود نشان میدهند.
باتری های سدیم یون نسبت به باتری های لیتیوم یون، به دلیل فراوانی فلز سدیم در پوسته زمین، از قیمت مناسبی برخوردار است اما عملکرد ضعیف تری را نسبت به باتری های لیتیوم یون دارند. یکی از عوامل عملکرد ضعیف این نوع از باتری ها، بزرگ تر بودن یون سدیم (Na+) نسبت به یون لیتیوم (Li+) است که این مشکل، انتخاب آند و کاتد را برای سدیم سخت میکند.
دانشمندان دانشگاه نیویورک با ارائه ساختار جدیدی که بر پایه فلز منگنز است، آند مناسبی را ارائه کردند که با ورود سدیم، افزایش حجم ناچیزی را به خود میگیرد. این ساختارها به ساختارهای (prussion Blue Analogs)PBA معروف اند که محل های ورود و خروج بزرگی را برای یون سدیم فراهم میکنند.
ساختارهای PBA دو مشکل اساسی ولتاژ بالا(که باعث میشود PBA نقش کاتد را به جای آند بازی کند) و حل-شدگی زیاد در الکترولیت های غیر آبی را دارا میباشند که با کشف حالت ظرفیت یک برای منگنز در این ساختارها، آن دومشکل بر طرف میشود و کارایی خوبی را از خود به نمایش میگذارند. این محققان با استفاده از آنالیزهای مختلف توانستند این حالت از ماده منگنز را در حین شارژ مشاهده کنند که امکان تولید آندهای با کیفیت بالا و ارزان قیمت را برای باتری های سیدم یون به وجود آورده است.
در این پروژه دانشمندان با ارائه ی کاتد، آند و الکترولیت جدید، یک باتری کامل را ساختند و عملکرد آن را مورد آزمایش قرار دادند. این باتری به مدت پنج دقیقه، 90 درصد از انرژی کل خود را در هنگام دشارژ به مدت 1000 سیکل کاری به مدار تحویل میدهد و نکته قابل توجه در این پروژه، ارزان بودن مواد به کار رفته در این باتری است که اهمیت این آزمایش را نشان میدهد.
این گروه از دانشمندان با تولید آندهای جدید و الکترولیت های شبه حلال، قدم مهمی را در راستای تحقیقات بر روی باتری های ارزان قیمت سدیم یون برداشته اند و امیدوارند که یکی از اساسی ترین چالش های باتری را به کمک این روش حل کنند.
