فناوری مرتبط با باتریهای لیتیوم-یون که ریشهاش به دهه ۱۹۶۰ میلادی بازمیگردد، همواره چالشی اساسی در راستای گسترش دستگاههای الکترونیکی بوده است. در دنیای کنونی، که شاهد ظهور خودروهای برقی و گجتهای هوشمند هستیم، ضرورت پیشرفتهای بنیادین در این حوزه بیش از پیش حس میشود. به تازگی، محققان دانشگاه فلیندرز در استرالیا با ارائه یک باتری مبتنی بر روی و ید، اصلاحات نوآورانهای را معرفی کردهاند که ممکن است تحولاتی در عرصه انرژی به وجود آورد. این دستاورد میتواند پاسخ مناسبی برای بسیاری از محدودیتهای امروزی به شمار رود.
باتریهای روی-ید بر پایه نشاسته: نوآوری از استرالیا
محققان دانشگاه فلیندرز به تازگی نسل جدیدی از باتریهای روی-ید (zinc-iodine) را طراحی کردهاند که به کمک ترکیبات ارزانقیمت و زیستتخریبپذیر، نظیر سیکلودکسترین که از نشاسته استخراج میشود، به عنوان ماده پشتیبان بهره میگیرد. این فناوری که بر مبنای اصول آبمحور است، از ایمنی قابل توجهی برخوردار بوده و ریسک آتشسوزی خودبخودی را که در باتریهای لیتیوم-یون وجود دارد، به حداقل میرساند. پروفسور ژونگفان جیا (Zhongfan Jia)، استاد شیمی در این دانشگاه، بر این نکته تاکید میورزد که این سیستم رویکرد جدیدی برای مقابله با تخریب پلییدها ارائه میدهد و سبب میشود باتریهای آبی روی-ید از پایداری و طول عمر بالاتری برخوردار شوند.
ویژگیهای شگفتانگیز باتری جدید: عمر ۶۰ هزار چرخهای و امکان شارژ در ۳ دقیقه
این باتری مبتنی بر آب، که با استفاده از نشاسته طراحی شده، ویژگیهای فنی فوقالعادهای را به نمایش میگذارد. تحقیقات نشان میدهد که این باتری قادر است تا ۸۰۰۰ چرخه شارژ و دشارژ کامل را با ظرفیت ۲۰۵ میلیآمپرساعت بر گرم و زمان شارژ ۷ دقیقهای، یا حتی تا ۶۰,۰۰۰ چرخه با ظرفیت ۱۵۰ میلیآمپرساعت بر گرم و زمان شارژ استثنایی فقط ۳ دقیقه، تحمل کند. جهت درک بهتر این اعداد، یک باتری آیفون یا سامسونگ گلکسی زد فولد ۸ معمولاً حدود ۱۲۰۰ چرخه عمر دارد که معادل تقریباً سه سال استفاده روزمره است. در قیاس، ۶۰ هزار چرخه به معنای ۱۶۴ سال و ۸ هزار چرخه به معنای ۲۱ سال استفاده روزانه است. سرعت شارژ نیز شگفتانگیز است؛ در حالی که شارژ کامل گوشیهای هوشمند کنونی معمولاً به حدود یک ساعت زمان نیاز دارد، این باتریها میتوانند ۱۰ تا ۲۰ برابر سریعتر شارژ شوند.
چالشهای کنونی: چرا این باتری هنوز در آیفون به کار نرفته است؟
علیرغم تمامی مزایای قابل توجه این فناوری، انتظار استفاده از آن در آیفونهای آتی یا سایر گوشیهای هوشمند، میسر نیست. دلیل این امر، چگالی حجمی پایینتر باتریهای روی-ید نسبت به باتریهای لیتیوم-یون است. این موضوع نشاندهنده آن است که برای تامین ظرفیت مشابه، باتریهای روی-ید نیاز به ابعاد بزرگتری نسبت به سلولهای لیتیوم-یون دارند. لذا، اولین کاربردهای مورد نظر برای این فناوری عمدتاً به سیستمهای ذخیرهسازی انرژی در مقیاس بزرگ، نظیر نیروگاهها یا سیستمهای فتوولتائیک خانگی محدود میشود. پروفسور جیا همچنین به این نکته اشاره کرده است که تیم پژوهشیاش در حال همکاری با صنعت برای توسعه پروتوتایپ این نوع باتریها هستند.
تمایز از فناوریهای موجود و آیندهای امیدوارکننده
فناوری باتریهای روی-ید کاملاً متفاوت از رویکردهای جاری نظیر باتریهای سیلیکون-کربن (silicon-carbon) است که در سالهای اخیر به منظور افزایش چگالی انرژی در باتریهای لیتیوم-یون توسعه یافتهاند. در حالی که باتریهای سیلیکون-کربن همچنان از شیمی لیتیوم-یون استفاده میکنند، باتریهای روی-ید آبمحور از یک شیمی متفاوت بهرهمند هستند و در ولتاژهای پایینتر (بین ۱٫۳ تا ۱٫۴ ولت در مقایسه با ۳٫۷ ولت در باتریهای لیتیوم-یون) تولید میشوند. با این حال، امید به آینده همچنان پابرجاست. پس از اثبات کارایی این فناوری، مهندسان به تدریج اقدام به بهینهسازی و کوچکسازی آن خواهند کرد تا پیشرفتی در زمینه گوشیهای هوشمند با ویژگی شارژ سهدقیقهای و عمر چند دههای حاصل شود.