سنگ به باتری تبدیل شد، الکترولیت جدید صنعت خودروهای الکتریکی را تحویل میدهد
محققان روی ماده جدیدی مبتنی بر سیلیکات های سنگی تحقیق کردهاند که میتواند جایگزین لیتیم در باتریهای خودروی الکتریکی در آینده شود. این ماده میتواند دستگاههای ذخیرهسازی انرژی جدیدی را توسعه دهد که مقرون به صرفهتر و غیر حساس به رطوبت باشند.
محمد خوشکلام، محققی از دانشگاه فنی دانمارک، بیان کرد که مادهای مبتنی بر سیلیکاتهای سنگی میتواند برای الکترولیت حالتجامد مناسب باشد.
سیلیکاتهای پتاسیم و سدیم، اجزای سیلیکاتهای سنگی، از جمله فراوانترین مواد معدنی روی زمین هستند. به گفته این محقق، این ماده میتواند یونها را در دماهای بالا هدایت کند و غیر حساس به رطوبت است.
پتانسیل سیلیکات پتاسیم به عنوان الکترولیت حالتجامد
«پتانسیل سیلیکات پتاسیم به عنوان یک الکترولیت حالتجامد برای مدتها شناخته شده بود، اما به نظر من به دلیل چالشهای وزن و اندازه یونهای پتاسیم نادیده گرفته شده است»، گفت محمد خوشکلام. «یونها بزرگ هستند و بنابراین کندتر حرکت میکنند.»
به گفته محققان، این سیلیکاتهای سنگی را میتوان در سنگهای عادی که در ساحل یا باغ خود پیدا میکنید یافت. یک مزیت مهم این ماده جدید حساس نبودن آن به هوا و رطوبت است. این اجازه میدهد که به صورت یک لایه نازک کاغذی در داخل باتری شکل گیرد.
قابل استخراج از سیلیکاتها، این ماده ارزان و دوستدار محیط زیست پتانسیل استفاده در طیف وسیعی از برنامهها را دارد.
اما یونها در الکترولیتهای مایع مبتنی بر لیتیم یا الکترولیتهای حالتجامد سریعتر حرکت میکنند نسبت به یونهای در سیلیکاتهای سنگی. این به این دلیل است که سیلیکاتهای سنگی بزرگتر و سنگینتر هستند.
یک راه جدید برای حرکت سریعتر یونها در سیلیکاتهای سنگی
با این حال، خوشکلام راهی برای حرکت سریعتر یونها در سیلیکاتهای سنگی نسبت به الکترولیتهای مبتنی بر لیتیم پیدا کرد.
«اولین اندازهگیری با یک جزء باتری نشان داد که ماده به عنوان یک الکترولیت حالتجامد دارای هدایت خوبی است. من نمیتوانم نحوه توسعه این ماده را بگویم، زیرا دستورالعمل و روش اکنون ثبت اختراع شده است،» گفت خوشکلام.
الکترولیت حالتجامد توسعهیافته با سیلیکات پتاسیم
محقق الکترولیتی حالتجامد ایجاد کرد، مادهای نازک مانند کاغذ که بین آند و کاتد یک باتری قرار میگیرد. این با ساخت پودری مبتنی بر سیلیکات پتاسیم و ترکیب آن با چسب و حلال حاصل شد. سپس محلول مایع در دستگاهی ریخته میشود که ماده را به لایه نازکی پخش میکند.
ماده به صورت نوارهای سفید نازکی قالبگیری شده و در یک خوشه نوار خشک میشود، با ظرفیت تولید تا 10 متر نوار ماده در یک بار. سپس الکترولیت حالتجامد به یک جعبه دستکش منتقل میشود، جایی که آن همراه با آند و کاتد در یک سلول باتری حالتجامد مونتاژ میشود.
اما هنوز راه درازی پیش روست زیرا باتریهای حالتجامد مبتنی بر سیلیکاتهای پتاسیم و سدیم دارای سطح آمادگی تکنولوژی پایین هستند. محقق پیشبینی میکند که شاید حداقل 10 سال طول بکشد تا این باتریها در خودروهای الکتریکی ادغام شوند.
ادعا میشود که یکی از فناوریهای پرخطر است، که شانس موفقیت تجاری آن کم و چالشهای فنی بسیار اندکی دارند.
«ما نشان دادهایم که میتوانیم مادهای برای الکترولیت حالتجامد پیدا کنیم که ارزان، کارآمد، دوستدار محیط زیست، و قابل ارتقا باشد — و حتی بهتر از الکترولیتهای مبتنی بر لیتیم حالتجامد عمل کند»، گفت خوشکلام .