دستاورد‌های دنیای باتری‌ها در سال ۲۰۲۱

باتری ها معمولا از طریق تبادل یون ها بین دو قطب مثبت و منفی الکترود کار می کنند. تا به حال عمدتا از لیتیوم برای تسهیل تبادل یون استفاده شده است. اما بررسی های تازه نشان می دهد می توان برای این کار از مواد دیگری مانند سدیم، مگنزیم، آلومینیوم و حالا فلوراید استفاده کرد.

ایده استفاده از فلوراید برای تولید باتری از حدود یک دهه قبل مطرح بوده است. اما با توجه به ماهیت و فرم این ماده استفاده از آن کار ساده ای نبوده است. تولید باتری فلورایدی مستلزم استفاده از الکترولیت های مایع در دمای عادی است. اما فعال نگهداشتن این نوع باتری ها کار ساده ای نیست.

اما حالا با استفاده از روش ها و ترکیباتی جدید این ایده عملیاتی شده تا باتری هایی با عمر ۸ برابر در مقایسه با باتری های لیتیومی تولید شوند. البته برای تجاری سازی چنین باتری هنوز راه طولانی در پیش است.

یکی از روش‌های مطرح‌شده از سوی دانشمندان برای افزایش سرعت شارژ باتری‌ها، استفاده از آند (یکی از دو الکترود مورداستفاده در باتری‌ها) متخلخل است. این نوع طراحی باعث ایجاد فضای تماس بیشتر برای الکترولیت‌های مایع حمل‌کننده یون‌های لیتیومی و راحت‌تر شدن ترکیب یون‌های لیتیومی با سایر مواد باتری می‌شود که افزایش بسیار زیاد سرعت شارژ باتری را به دنبال دارد.

در نوامبر ۲۰۲۱ دانشمندان دانشگاه توئنته (University of Twente) به روش جدیدی دست یافتند که امید آن‌ها برای استفاده از این فناوری را افزایش داد. آن‌ها موفق شدند با روشی معمول و متداول با استفاده از ماده‌ای به نام نیوبات نیکل، یک آند جدید با ساختاری متفاوت ایجاد کنند. این آند جدید دارای ساختار کریستالی باز و متداول با کانال‌های متعدد است که باعث شده‌اند آند به ماده‌ای مناسب برای انتقال یون‌ها تبدیل شود.

دانشمندان این آند جدید را در یک سلول باتری کامل استفاده کردند و دریافتند که آند جدید سرعت شارژ باتری را ۱۰ برابر سرعت شارژ باتری‌های متداول کرده است؛ بنابراین بهره‌مندی از آند متخلخل فناوری قابل‌توجهی در زمینه ساخت باتری محسوب می‌شود. در ضمن نیوبات نیکل نسبت به گرافیت که برای ساخت آند باتری‌های متداول امروزی استفاده می‌شود، تراکم بالاتری دارد؛ بنابراین می‌توان با استفاده از این ماده، باتری‌های تجاری سبک‌تر و کوچک‌تری را تولید کرد.