تحقیقات دانشمندان MIT می‌تواند ظرفیت باتری های لیتیومی را دو برابر کند

صنعت تولید گجت‌های الکترونیکی هوشمند همه ساله در حال به تکامل رسیدن است و با این که ممکن است طراحی‌های نه چندان جدیدی را شاهد باشیم، اما قدرت پردازنده، حافظه و سرعت کارکرد دیوایس‌های محبوبمان با هر نسل جدید افزایش پیدا می‌کند. این موضوع البته در تمام زمینه‌ها صادق نیست و به طور مثال ظرفیت باتری های لیتیومی که تقریبا تمام دیوایس‌های هوشمند از آنها قدرت می‌گیرند، چندان روند افزایشی جالبی را طی نکرده است.
بخشی از این موضوع به سلیقه‌ی کمپانی‌‌های سازنده برمی‌گردد که ترجیح میدهند محصولات الکترونیکی خود را با ظاهر جذاب‌تر و باریک‌تری طراحی کنند تا این که بخواهند یک باتری غول پیکر را در بدنه‌ی آنها قرار دهند و از رقبای مدرن خود عقب بمانند. بخشی از این موضوع هم به دلیل فنی و ظرفیت باتری های لیتیومی (لیتیوم – یونی) برمیگردد که پیشرفت از یک سطح به بعد را بسیار دشوار می‌سازند.

همین موضوع دانشمندان را به تکاپو انداخته است و دانشمندان موسسه ی تکنولوژی ایالت ماساچوست آمریکا که با نام دانشگاه MIT شناخته می‌شود، به تازگی در تحقیقات خود به پروسه‌ای دست یافته اند که تولیدکنندگان با استفاده از آن قادر خواهند بود که ظرفیت باتری های لیتیومی موجود در دیوایس‌های خود را به دو برابر افزایش دهند. نکته‌ی جالب اینجاست که آنها ادعا می‌کنند که این پروسه‌‌ی ساخت، بدون ایجاد تغییرات گسترده در ابعاد و ظاهر باتری امکان پذیر است و همین هم باعث می‌شود که تولیدکنندگان بتوانند بدون ایجاد تغییرات بزرگ در خطوط تولید و طراحی خود و با استفاده از همان تجهیزات قبلی، حتی از یک سال بعد، آنها را در تولید محصولات جدید خود به کار بگیرند؛ جالب است، اینطور نیست؟

افزایش ظرفیت باتری های لیتیومی چگونه رخ میدهد؟

در باتری‌های لیتیوم یونی حال حاضر بازار، ذرات الکترون از یک کاتد گرافیتی که با بار منفی شارژ شده است، به سمت یک آند گرافیتی که با بار مثبت شارژ شده است، حرکت می‌کنند که تمام این پروسه در یک چرخه‌ی الکترولیت اتفاق می‌افتد. دلیل استفاده از گرافیت در این پروسه این است که این ماده می‌تواند به دو دلیل، بهترین نوع کاتد باشد: اول این که پایداری بسیار بالایی دارد و دوم هم این که قادر به حفظ مقدار بالایی از یون‌ها بر روی سطح خود است.

حالا نکته اینجاست که یک ماده‌ی دیگر، یعنی یک فویل لیتیوم – فلزی می‌تواند کاتد بهتری باشد و مقدار بسیار بالاتری از یون‌ها را در خود نگه دارد. البته دانشمندان این موضوع را مدت زیادی است که متوجه شده‌اند، اما مشکل اینجا بود که فویل لیتیوم – فلزی در برابر پروسه‌ی الکترولیت از خود واکنش شدیدی نشان می‌دهد و استعداد بالایی برای افزایش حرارت و حتی آتش گرفتن باتری دارد.

کمپانی SolidEnergy که در زمینه‌ی تولید نگه‌دارنده‌های انرژی فعالیت می‌کند و ریشه‌های اصلی آن در دانشگاه MIT قرار دارند، به تازگی روش جدیدی از پروسه‌ی الکترولیت شدن را به وجود آورده‌اند که همین مشکل اساسی را رفع می‌کند و اجازه می‌دهد که کاتدهای لیتیوم – فویلی بدون ایجاد دمای بسیار زیاد، به فعالیت خود در باتری ادامه دهند. با استفاده از این پروسه‌ی جدید، باتری‌هایی ساخته خواهند شد که نصف اندازه‌ی باتری اصلی حجم اشغال می‌کنند، اما دقیقا به همان اندازه ظرفیت شارژدهی خواهند داشت؛ این به معنی آن است که اگر یک باتری فعلی را با استفاده از این روش تولید کنید، دو برابر ظرفیت آن باتری در حالت معمولی را در اختیار کاربران خود قرار خواهید داد.

جالب است بدانید که نتایج این تحقیقات MIT که می‌تواند باعث دو برابر شدن ظرفیت باتری های لیتیومی بدون ایجاد تغییرات گسترده در طراحی آنها شود، علاوه بر این که باعث هیجان‌زده شدن کاربران عادی شده است، برندها و کمپانی‌های سازنده‌ی مطرح در سطح جهان را هم متحیر کرده است. اخیار نتایج این دستاورد مهم در تمام خبرگزاری‌های جهان مخابره می‌شوند و تولیدکنندگان اسمارت فون، تبلت و دیگر گجت‌های الکترونیکی هوشمند به همراه تولیدکنندگان وسایل نقلیه‌ی الکتریکی قادر خواهند بود که به زودی از آن در طراحی و تولید باتری محصولات جدید خود بهره ببرند.