باتری های حالت جامد .. فناوری منتظر مدت هاست که می تواند جهان را تغییر دهد

تصور کنید که یک فناوری وجود دارد که قرن ها پیش آن را کشف کرده ایم و میلیاردها دلار برای استفاده از آن صرف تحقیقات می شود اما از آن استفاده نکرده است ... ما فقط چند قدم حرکت می کنیم به سمت کنترل آن آقایان ، این باتری ها هستند که می توانند نحوه استفاده از دستگاه های مختلف ، از ابزارهای الکتریکی ، اسباب بازی ها و لپ تاپ ها ، به تجهیزات پزشکی و فضاپیماها را تغییر دهند. اما این وضعیت ممکن است در سالهای آینده تغییر کند ، و تحقیقات اخیر ممکن است یک فناوری انقلابی مدتها در انتظار آن تلقی شود و وقتی گسترش یابد ، جهان ممکن است به سمت بهتر و مهمتر تغییر کند ، ما را از سوخت های فسیلی که باعث نابودی ما شده است ، جدا می کند. جهان

باتری

باتری ها دستگاه هایی هستند که قادر به ذخیره انرژی شیمیایی و تبدیل آن به انرژی الکتریکی از طریق تخلیه هستند و از چهار قسمت اصلی تشکیل شده است: کاتد ، متصل به ترمینال مثبت ، آند ، متصل به ترمینال منفی ، ماده ای حاوی یون های آزاد که یک واسطه را تشکیل می دهند که الکتریسیته (الکترولیت) و جدا کننده یا عایق را هدایت می کند.

کاتد و آند الکترودها هستند و برای اینکه جریان الکتریکی اتفاق بیفتد ، الکترون ها باید از یک الکترود به الکترود دیگر منتقل شوند ، در این حالت الکترون ها از الکترود منفی به الکترود مثبت منتقل می شوند. بنابراین ، دو الکترود برای تولید جریان الکتریکی ، اجازه می دهد الکترولیت جدا کننده با جریان یونهای مثبت بین الکترودها و ایجاد تعادل در جریان الکترون ها ، الکترودها را دور نگه داشته و از هرگونه تماس الکتریکی یا مشکلی که ممکن است در مدار ایجاد شود جلوگیری می کند.

باتری حالت جامد

یک تفاوت مهم بین باتری های حالت مایع مانند باتری های لیتیوم است که ما در حال حاضر در اکثر دستگاه های خود استفاده می کنیم و باتری های حالت جامد که در حال حاضر به شدت تولید می شوند ، وجود دارد (ماده ای که حاوی یون های آزاد است و رسانای الکتریکی است متوسط) جایی که باتری های مایع حاوی الکترولیت مایع هستند و اجازه می دهند برخی از ترکیبات موجود در الکترولیت مایع کریستال هایی را به نام دندریت رشد کنند و شارژ بیش از حد می تواند منجر به تجمع کریستال ها در آند و سپس تماس با کاتد شود ، که در نتیجه منجر به انفجارهای خطرناک می شود ، بر خلاف جامد- باتری های دولتی که ما در حال حاضر استفاده می کنیم ، که شامل یک الکترولیت نوع جامد است ، که از رشد این دندریت های مضر جلوگیری می کند زیرا باتری جامد دارای چگالی انرژی بالاتر ، آتش سوزی و انفجار کمتری است ، فضای کمتری را اشغال می کند و در دمای مختلف قادر به کار است بدون هیچ مشکلی.

توسعه فن آوری باتری جامد

اکثر شرکت های اتومبیل سازی به دنبال روی آوردن به اتومبیل های برقی هستند و آنها بزرگترین ذی نفع در توسعه فناوری باتری جامد هستند. باتری به عنوان نقطه ضعف اتومبیل های برقی در نظر گرفته می شود زیرا در مقایسه با اتومبیل های سنتی که دارای برد است ، دامنه عملکرد آن کوتاه است. این چند برابر اتومبیل های الکتریکی است و میانگین برد یک ماشین الکتریکی از 250 تا 300 مایل (402 تا 483 کیلومتر) با شارژ کامل است و بسته به اینکه آیا وسیله نقلیه در یک ایستگاه شارژ می شود یا از یک خروجی در خانه استفاده می کند ، با این حال انتظار می رود محبوبیت وسایل نقلیه الکتریکی به رشد خود ادامه دهد تا در نهایت تسلط یابد. در بخش خودرو اما برای تسلط بر بازار ، خودروهای الکتریکی باید دامنه خود را تا حداقل 17 مایل (450 کیلومتر) و برای مصرف کننده مقرون به صرفه است.

به همین دلیل فولکس واگن ، فورد ، بی ام و ، هیوندای ، تویوتا و حتی بنیانگذار مایکروسافت بیل گیتس میلیاردها دلار در تحقیقات برای تولید باتری جامد سرمایه گذاری کرده اند و شرکت مورد حمایت بیل گیتس معروف به QuantumScape باتری های جامد با لایه های سرامیکی تولید می کند که قادر به کار در شرایط مختلف هستند دما ، در حالی که تویوتا قصد دارد تعداد محدودی از اتومبیل های مجهز به باتری های جامد را تا سال 2025 راه اندازی کند.

باتری های حالت جامد به اندازه یک دانه برنج

علاوه بر این ، فیزیکدان برنده جایزه نوبل و مخترع باتری و حافظه لیتیوم مورد استفاده در رایانه ها ، "جان گودنافحق ثبت یک باتری شیشه ای و سرامیکی جامد که پایدار ، غیر قابل اشتعال باشد ، شارژ سریع تری را فراهم می کند و می تواند سه برابر بیشتر از باتری لیتیوم یون انرژی ذخیره کند. این با افزودن سدیم یا لیتیوم برای تشکیل الکترود در باتری حاصل شد و مهمتر از همه ، مقرون به صرفه است و می تواند برای بیشتر دوام داشته باشد. دارای 2000 چرخه شارژ و تخلیه است و در یک محدوده دما بین -4 درجه فارنهایت تا 140 درجه فارنهایت (-20 درجه سانتیگراد و 60 درجه سانتیگراد) کار می کند.

سامسونگ روی باتری های جامد کار می کند

 اگر به تحولاتی که سامسونگ به دست آورد در زمینه باتری های حالت جامد ، ما معتقدیم که آنها قادر به تولید باتری هستند که می تواند بیش از 1000 بار شارژ و تخلیه شود با برد 500 مایل (805 کیلومتر) در هر بار شارژ ، با طول عمر 500000 مایل ، در حالی که قادر به کارایی کارآمد در دمای شدید

سرانجام ، شرکت های بزرگ در زمینه تحقیق و توسعه همکاری می کنند تا باتری حالت جامد در دسترس ما باشد ، و ممکن است چندین سال دیگر شاهد آن باشیم اما وقتی ظاهر شود ، در همه چیز رونق خواهد گرفت زیرا فقط در اتومبیل های الکتریکی قابل اعتماد است ، اما در همه موارد از دستگاه های پزشکی ، تلفن های هوشمند و حتی فضاپیماها وجود خواهد داشت.

منبع:

متوسط