انقلاب انرژی به دنبال باتری‌هایی با چگالی انرژی بالا، عمر طولانی و قابلیت شارژ سریع است. در این میان، باتری‌های لیتیوم-گوگرد به عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین گزینه‌ها مطرح شده‌اند.
محققان چینی و آلمانی در یک مطالعه‌ی groundbreaking، پیشرفت چشمگیری در توسعه‌ی باتری‌های لیتیوم-گوگرد به دست آورده‌اند. این باتری جدید، عملکردی استثنایی از خود نشان داده است؛ ۲۵ هزار چرخه شارژ با حفظ نیمی از ظرفیت اولیه، حتی در شرایط شارژ سریع و دمای بالا. این دستاورد، باتری‌های لیتیوم-گوگرد را به گزینه‌ای جذاب برای کاربردهای مختلف، از وسایل الکترونیکی قابل حمل تا سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی بزرگ مقیاس تبدیل می‌کند.
چرا باتری‌های لیتیوم-گوگرد؟
گوگرد به عنوان ماده‌ی کاتدی، ظرفیت ذخیره‌ی انرژی بسیار بالایی دارد. این بدان معناست که باتری‌های لیتیوم-گوگرد می‌توانند انرژی بیشتری را در مقایسه با باتری‌های لیتیوم-یونی فعلی در خود جای دهند. همچنین، گوگرد یک ماده‌ی فراوان و ارزان است که پتانسیل کاهش هزینه‌های تولید باتری را دارد.
با وجود مزایای فراوان، باتری‌های لیتیوم-گوگرد با چالش‌هایی نیز همراه هستند. از جمله این چالش‌ها می‌توان به:
- انحلال پلی‌سولفیدها: در طول فرآیند شارژ و دشارژ، پلی‌سولفیدها تولید می‌شوند که می‌توانند از الکترودها خارج شده و باعث کاهش ظرفیت و عمر باتری شوند.
- کاهش رسانایی گوگرد: گوگرد رسانایی الکتریکی پایینی دارد که می‌تواند بر عملکرد باتری تأثیر بگذارد.
- انبساط حجم در هنگام شارژ: در طول فرآیند شارژ، حجم گوگرد افزایش می‌یابد که می‌تواند به ساختار باتری آسیب برساند.
محققان برای غلبه بر این چالش‌ها، از الکترولیت‌های جامد استفاده کرده‌اند. این الکترولیت‌ها از حرکت پلی‌سولفیدها جلوگیری کرده و پایداری باتری را افزایش می‌دهند. همچنین، با استفاده از یک مخلوط شیشه‌ای خاص، رسانایی الکتریکی باتری بهبود یافته است.
باتری ساخته شده توسط این تیم تحقیقاتی، عملکردی بسیار بهتر از باتری‌های لیتیوم-یونی دارد. این باتری قادر است در کمتر از یک دقیقه به طور کامل شارژ شود و در عین حال، عمر طولانی و پایداری بالایی دارد.
اخبار تکنولوژی را در سایت خبری مجتمع نوآوری فرداد بخوانید.
باتری‌های لیتیوم-گوگرد با عمر طولانی و قابلیت شارژ سریع، پتانسیل تحول در صنایع مختلف را دارند. از جمله این کاربردها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- وسایل الکترونیکی قابل حمل: گوشی‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها و تبلت‌ها با باتری‌های لیتیوم-گوگرد می‌توانند عمر باتری بسیار طولانی‌تری داشته باشند.
- خودروهای برقی: این باتری‌ها می‌توانند برد خودروهای برقی را به طور قابل توجهی افزایش دهند و زمان شارژ را کاهش دهند.
- سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی: باتری‌های لیتیوم-گوگرد می‌توانند برای ذخیره انرژی تولید شده از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی استفاده شوند.
با وجود پیشرفت‌های اخیر، هنوز چالش‌هایی برای تجاری‌سازی گسترده باتری‌های لیتیوم-گوگرد وجود دارد. کاهش هزینه‌های تولید، افزایش چگالی انرژی و بهبود ایمنی از جمله این چالش‌ها هستند. با این حال، با توجه به پتانسیل بالای این فناوری، انتظار می‌رود که در آینده شاهد پیشرفت‌های بیشتری در این زمینه باشیم.
توسعه‌ی باتری‌های لیتیوم-گوگرد با عملکرد بالا، گامی بزرگ در جهت تحقق آینده‌ای پایدارتر و انرژی‌کارآمدتر است. این فناوری می‌تواند در صنایع مختلف تحول ایجاد کرده و به حل چالش‌های انرژی کمک کند.