چندین برابر شدن عمر شارژ لپ تاپ با باتری های سیلیکونی اسفنجی

باتری‌های لیتیم‌-یونی که در دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند دیگر به نهایت پتانسیل خود رسیده‌اند و تنها راه افزایش طول عمر باتری ساخت باتری‌های بزرگ‌تر است و برای این‌کار نمی‌توان تغییری در ساختار اصلی آن ایجاد کرد.

در زمانه‌ای که همه‌ی شرکت‌ها به دنبال سبک‌تر و جمع‌وجورتر ساختن محصولاتشان هستند نمی‌توان باتری‌های بزرگی را با محصولات عرضه کرد و کاری غیرمعقول است. درحال‌حاضر نیاز به یک جهش بزرگ در فناوری باتری داریم تا بتوانیم بیش‌ترین بهره را از انرژی موجود در آن‌ها ببریم و شاهد افزایش طول عمر آن‌ها باشیم.

به‌تازگی محققان انرژی در یک آزمایشگاه ملی در آمریکا روشی ابداع کرده‌اند که با آن باتری‌های لیتیم-یونی می‌توانند حداقل دو برابر انرژی را به عنوان یک باتری لپ‌تاپ در خود ذخیره کنند. در این روش از سیلیکون اسفنج‌مانند استفاده می‌شود. دیگر روش‌های بهبود و افزایش طول عمر باتری را که تا به حال دیده‌ایم نیاز به چند سال زمان برای ورود به دستگاه‌ها دارند درحالی‌که این روش احتمال بالایی برای اجرا شدن دارد و مانند روش‌های دیگر نیازمند تلاش بسیار زیاد نیست.

چرا استفاده از سیلیکون؟

تقریباْ تمامی باتری‌های لیتیوم-یونی فعلی از الکترود گرافیتی برای ذخیره و دشارژ کردن انرژی استفاده می‌کنند. این الکترودها در زمینه‌ی ذخیره‌ی انرژی یک‌دهم ظرفیت الکترودهای سیلیکونی را دارا هستند و در شرایط ایده‌آل یک باتری سیلیکونی می‌تواند ده برابر یک باتری لیتیوم-یونی انرژی در اختیار دستگاه بگذارد. در شرایط معمولی با احتساب مواردی نظیر ترکیب شیمیایی باتری و خلوص الکترود سیلیکونی می‌توان تا ۲ یا ۳ برابر باتری‌های لیتیم-یون فعلی انرژی را ذخیره‌سازی کرد.

یکی از مشکلات دیرین سیلیکون این بوده که به علت تمایل بالای جذب یون‌های لیتیم دچار افزایش حجم و در نتیجه ایجاد شکستگی در منبع ذخیره‌ی انرژی می‌شده است. این افزایش حجم تا ۵ برابر هم رخ می‌دهد. با این شرایط این محققان دست به کار شدند و با ابداع سیلیکون اسفنجی توانستند این افزایش حجم را به 1.3 برابر برسانند.

به زبان ساده این سیلیکون اسفنجی دارای حفره‌هایی است که در زمان دریافت یون‌های لیتیم نه تنها از اطراف حجمش گسترش می‌یابد بلکه افزایش حجم باعث پر شدن حفره‌های داخلی هم می‌شود و شکل کلی الکترود زیاد تغییری نخواهد کرد. با احتساب این افزایش حجم هر گرم از الکترود سیلیکونی می‌تواند 750 میلی‌آمپر ساعت انرژی را در خود ذخیره کند؛ یعنی دو برابر ظرفیت هر گرم الکترود گرافیتی. هم‌چنین نمونه‌ی اولیه‌ی این باتری توانست پس از 1000 بار شارژ 80 درصد ظرفیت اولیه‌اش را حفظ کند که این به معنی افزایش عمر و تعداد دفعات شارژ باتری است.

تا چه زمانی باید منتظر تجاری‌سازی این باتری باشیم؟

این محققان هنوز این باتری را در ابعاد بزرگ‌تر تست نکرده‌اند و باید منتظر باشیم تا حداقل این نوع باتری را در یک گوشی هوشمند به کار ببرند و کارایی واقعی آن در عمل مشخص شود. هم‌زمان با تلاش این محققان یک استارتاپ به نام Amprius هم مشغول تجاری‌سازی این نوع باتری‌ها است. البته نتایجی که این استارتاپ به آن‌ها رسیده بسیار کم‌تر از حد انتظار هستند و توانسته‌اند تنها 10 تا 50 درصد انرژی باتری استاندارد لیتیوم-یون را افزایش دهند.

در حال حاضر قضاوت درباره‌ی مزایا و معایب این نوع باتری‌های لیتیوم-یونی که بر پایه‌ی سیلیکون هستند عقلانی نیست چون همین استارتاپ نام برده شده هم توانسته نشان دهد که استفاده از سیلیکون می‌تواند باعث افزایش عمر باتری شود و هنوز زمان برای کار روی این فناوری بسیار است

انتهای پیام