مزیت بالای باتری حالت جامد برای کاربردهای صنعتی

اختصاصی شبکه علمی ثریا- در مسیر ساخت باتری‌های جامد با کارایی بالا، محققان الکترولیت جامد بسیار نازکی را تولید کردند.

اطمینان‌بخش بودن، دوام و چگالی و انرژی بالا:

از این نظر، باتری های حالت جامد در اصل نسبت به باتری‌های لیتیوم یونی الکترولیت مایع معمولی برتری نسبی دارند. برخی از مشکلاتی که بر سر راه کاربردهای صنعتی گسترده این باتری‌ها در زمینه الکتروموبیلیت وجود دارند عبارت است سازگاری ضعیف رابط بین کاتد و الکترولیت و هدایت یونی پایین در دمای اتاق. یک تیم بین المللی اکنون به راه حلی دست پیدا کر ه است: یک الکترولیت بسیار نازک جامد که از یک کامپوزیت پلیمر-سرامیک تشکیل شده است. الکترولیت جامدی که محققان تولید کردند ترکیبی از پلیمر و نانوالیاف سرامیکی است. این ماده کامپوزیت - بسیار شبیه یک پوشش - روی سطح متخلخل کاتد اعمال می شود. در اینجا، حفره های کوچک را پر می کند و الکترولیت جامدی را تشکیل می دهد که تماس پایداری با کاتد دارد و تنها حدود هفت میکرومتر ضخامت دارد.

در مقایسه با باتری‌های حالت جامد قبلی، این سیستم جدید با این واقعیت مشخص می‌شود که الکترولیت ذرات کاتد را مانند یک پوسته محصور می‌کند. این یک رابط به طور قابل توجهی بهبود یافته را ایجاد می کند که مزیت  آن فعال کردن یون ها در کاتد است. با توجه به این اصلاح، الکترولیت جامد جدید ظرفیت ذخیره انرژی باتری ها را افزایش می دهد. یکی دیگر از مزایای عمده این الکترولیت جامد فوق نازک در تعامل با کاتد این است که قابلیت اطمینان عملیاتی باتری‌ها را تا حد زیادی افزایش می دهد. باتری‌های لیتیوم یون معمولی که از الکترولیت‌های مایع استفاده می‌کنند به طور مکرر باعث ایجاد مشکلات ایمنی می‌شوند. همیشه این خطر وجود دارد که الکترولیت نشت کند و باعث اتصال کوتاه و از کار افتادن باتری شود. تلفن‌های همراه، لپ‌تاپ‌ها و خودروهای الکتریکی قبلاً به این دلیل آتش گرفته‌اند.

 ایجاد تصادفات جدی

یک مشکل دیگر رشد لیتیوم بر روی آند است، به اصطلاح دندریت های رابط، که الکترولیت را سوراخ می کند و می تواند منجر به اتصال کوتاه یا آتش سوزی شود. همه این خطرات توسط کامپوزیت فوق نازک جدید حذف شده یا حداقل به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. در واقع می‌توان گفت که الکترولیت جامد،  پایداری حرارتی بالایی دارد. مزیت دیگر این باتری این است که اگر به جای الکترولیت مایع قابل اشتعال از یک الکترولیت جامد پایدار حرارتی استفاده شود، می توان از لیتیوم به عنوان یک ماده آند استفاده کامل کرد. در مقایسه با سایر مواد مورد استفاده در باتری های الکترولیت مایع معمولی، لیتیوم دارای خواص بسیار جذابی مانند ظرفیت نظری بالا و پتانسیل الکتروشیمیایی پایین است. اکنون که الکترولیت جامد جدید این تیم در برهمکنش‌های خود با کاتد بسیار عالی عمل کرده است، انتظار می‌رود در جهت بهینه‌سازی تماس‌های بین الکترولیت و آند با یک سیستم مشابه نیز همین کار صورت بگیرد.