به گزارش ثریا باتریهای حالت جامد که در حال حاضر در دستگاههای الکترونیکی کوچک مانند ساعتهای هوشمند استفاده میشوند، این پتانسیل را دارند که از باتریهای لیتیوم-یونی، ایمنتر و قویتر باشند و برای مواردی مانند خودروهای الکتریکی و ذخیره انرژی حاصل از پنلهای خورشیدی برای استفاده بعدی به کار بروند. با وجود این، پیش از این که باتریهای حالت جامد به صورت گسترده به کار بروند، چندین چالش فنی باقی میماند.
پژوهشی که به سرپرستی "آزمایشگاههای ملی ساندیا"(Sandia National Laboratories) در آمریکا انجام شده است، یکی از این چالشها را برطرف میکند. در این پژوهش، یک فرضیه قدیمی مورد بررسی قرار گرفته است مبنی بر این که افزودن مقداری الکترولیت مایع برای بهبود عملکرد، ایمنی باتریهای حالت جامد را از بین میبرد. پژوهشگران دریافتند که در بسیاری از موارد، باتریهای حالت جامد با کمی الکترولیت مایع، ایمنتر از باتریهای لیتیوم-یونی هستند. همچنین، آنها دریافتند که اگر باتری با اتصال کوتاه، همه انرژی ذخیره شده خود را آزاد کند، میتواند مقدار خطرناک گرما را از بین ببرد.
"الکس بیتس"(Alex Bates)، سرپرست این پژوهش گفت: باتریهای حالت جامد، پتانسیل ایمنتر بودن و داشتن چگالی بالاتری از انرژی را دارند. این بدان معناست که برای وسایل نقلیه الکتریکی، میتوانیم فاصله بیشتری را بین شارژها داشته باشیم یا برای ذخیره انرژی در مقیاس شبکه، از باتریهای کمتری استفاده کنیم. افزودن الکترولیت مایع ممکن است به پر کردن شکاف تجاریسازی، بدون به خطر انداختن ایمنی کمک کند.
توسعه باتریهای بهتر با کمک علم شیمی
باتریهای حالت جامد تا حدودی شبیه به باتریهای لیتیوم-یونی هستند. در هر دو باتری، یونهای لیتیوم از یک طرف به سمت دیگر حرکت میکنند؛ در حالی که الکترونها در مداری جریان مییابند تا دستگاه را تغذیه کنند. یک تفاوت بزرگ این است که در سرتاسر باتری لیتیوم-یونی، مادهای وجود دارد که به حرکت سریع یونهای لیتیوم کمک میکند؛ آن ماده الکترولیت مایع است.
"لورین تورس کاسترو"(Loraine Torres-Castro)، از پژوهشگران این پروژه، الکترولیت مایع را با ناوگانی از خودروهایی که به جادهها میروند، مقایسه میکند. الکترولیت مایع، یونهای لیتیوم را مستقیما به جایی که باید بروند منتقل میکند. با وجود این، الکترولیتهای مایع کنونی، قابل اشتعال هستند و میتوانند به انفجار یا آتشسوزی باتری منجر شوند؛ به خصوص زمانی که باتری آسیب دیده باشد.
در یک باتری حالت جامد، الکترولیت مایع با یک ماده جامد موسوم به الکترولیت جامد جایگزین میشود که به حرکت سریع یونهای لیتیوم نیز کمک میکند. بیتس گفت: یکی از چالشهای فنی این است که اگرچه یونهای لیتیوم میتوانند به سرعت در الکترولیت جامد حرکت کنند اما حرکت آنها از الکترولیت جامد به الکترودها و بالعکس دشوار است. الکترولیت جامد را میتوان با قطاری مقایسه کرد که یونهای لیتیوم را به سرعت به ایستگاه منتقل میکند اما مسافران باید مسافت بیشتری را سفر کنند تا به خانه برسند.
یکی از راههایی که دانشمندان به واسطه آن، این شتاب مستقیم، سرعت شارژ باتری و عملکرد آن را افزایش دادهاند، اضافه کردن کمی الکترولیت مایع به قطب مثبت باتری است.
"یولیا پرگر"(Yuliya Preger)، از پژوهشگران این پروژه گفت: باتریهای حالت جامد در جامعه پژوهشی، بحثهای زیادی را در مورد ایمنی استفاده از الکترولیت مایع پدید آوردهاند. برخی از دانشمندان میگویند که الکترولیت مایع هر مقدار باشد، ناامن است. ما به جای این که صرفا این حرف را بپذیریم، محاسباتی را انجام دادیم تا ببینیم که تأثیرات الکترولیت مایع چه میتواند باشد.
باتریهای حالت جامد چقدر ایمن هستند؟
پژوهشگران برای این که بفهمند یک باتری حالت جامد با کمی الکترولیت مایع چقدر ایمن خواهد بود، کار خود را با محاسبه میزان گرما در یک باتری لیتیوم-یون آغاز کردند که مقادیر مختلفی از الکترولیت مایع را در بر دارد. همه باتریهای آزمایششده دارای مقادیری از انرژی ذخیرهشده بودند. سپس پژوهشگران، اتفاقات منفی را که ممکن است برای باتریها رخ دهد و گرمایی را که به دلیل هر نوع خرابی آزاد میشود، بررسی کردند.
"جان هیوسون" (John Hewson)، از پژوهشگران این پروژه گفت: ما کار خود را با تعیین مقدار انرژی شیمیایی در سه نوع باتری آغاز کردیم.
کاسترو گفت: نخستین اتفاق بدی که ممکن است رخ دهد، این است که باتریها آتش بگیرند. ما دریافتیم که در این موارد، باتری حالت جامد با کمی الکترولیت مایع در آن، حدود یک پنجم گرمای یک باتری لیتیوم-یون قابل مقایسه را تولید میکند که به میزان الکترولیت مایع آن بستگی دارد. باتری حالت جامد بدون وجود الکترولیت مایع، در این شرایط هیچ گرمایی تولید نمیکند.
دومین اتفاق بدی که ممکن است برای باتریها رخ دهد، این است که شارژ کردن و تخلیه شارژ به صورت مکرر باعث میشود که فلز لیتیوم، خوشهای موسوم به دندریت ایجاد کند. پرگر گفت: دندریت میتواند سوراخی را ایجاد کند که دو طرف را جدا از یکدیگر نگه میدارد و به اتصال کوتاه منجر میشود. این یک مشکل شناختهشده در مورد همه باتریهایی است که در یک طرف دارای فلز لیتیوم هستند. هر سه باتری در این مورد، مقادیر مشابهی از گرما را تولید کردند که به مقدار فلز لیتیوم در باتریها بستگی داشت.
سومین اتفاق بدی که ممکن است برای باتریهای حالت جامد رخ دهد، شکستن الکترولیت جامد است. به گفته کاسترو، اگر باتری خرد یا سوراخ شود، به اکسیژن موجود در یک طرف باتری اجازه میدهد تا با فلز لیتیوم در طرف دیگر واکنش نشان دهد. در این موارد، باتری حالت جامد بدون الکترولیت مایع میتواند به دمایی نزدیک به باتری لیتیوم-یونی برسد که برای پژوهشگران شگفتآور بود.
از محاسبات ایمن تا بررسیهای آزمایشگاهی
پرگر گفت: یکی از وعدههای باتریهای حالت جامد این است که آنها ایمن هستند زیرا الکترولیت جامد، محکم است و احتمال شکستن باتریها کم میشود اما اگر باتری شکسته شود، افزایش دما میتواند به اندازه زمانی باشد که باتریهای لیتیوم-یونی از کار میافتند. این پژوهش، اهمیت مهندسی دقیق را برجسته میکند.
بیتس گفت: ما متوجه شدیم که اگر باتری حالت جامد دارای فلز لیتیوم باشد، بدون توجه به این که الکترولیت مایع دارد یا خیر، پتانسیل خطرناک بودن را دارد. آنچه که ما در این پژوهش سعی کردیم به آن اشاره کنیم، این است که یک معاوضه مشخص بین عملکرد و ایمنی وجود دارد اما افزودن کمی مایع ممکن است عملکرد را تا اندازه زیادی افزایش دهد و تنها تأثیر کمی بر ایمنی داشته باشد.
کاسترو افزود: درک این معاوضه ممکن است به تسریع تجاریسازی کمک کند. داشتن وضوح و اطمینان از اینکه وجود مقدار کمی الکترولیت مایع، مشکلات ایمنی بزرگی ایجاد نمیکند، ممکن است به توسعه باتریهای حالت جامد تجاری کمک کند.
این پژوهش، در مجله "Joule" به چاپ رسید.
منبع: خبرگزاری ایسنا
گامی تازه در توسعه آموزش بینالمللی؛ مجتمع آموزشی بینالمللی حکیم با افتتاح ساختمان جدید به ۷ شعبه رسید
فراخوان بورس ویژه هنگکنگ برای دانشجویان دکتری منتشر شد
نحوه انتخاب رشتههای بدون آزمون در کنکور ۱۴۰۵ اعلام شد
سامانه راهنمای انتخاب رشته مجازی کنکور ۱۴۰۵ در دسترس قرار گرفت
تعیین تکلیف بدهی وامهای دانشجویی پس از پایان سنوات مجاز تحصیلی
آیتالله رشاد: خروج آمریکا از عراق باید برای مسئولان درس عبرت باشد
خاموشی: وقت عبور از برنامهمحوری به اثرمحوری در فعالیتهای فرهنگی است
واکاوی اندیشه امام شهید در باب امت واحده
ارائه مقالاتی از کشورهای مختلف در نشست اربعین، گفتمان مقاومت
جنگها و تحولات اخیر به کتابهای درسی نهم و یازدهم رسید
خانه فرهنگ در خوابگاههای دانشگاه فرهنگیان راهاندازی میشود
بازگشت معتمدآریا و یک یادآوری درباره حفظ حرمت سرزمین مادری
چه خبر از گیشه سینماها؟ فروش سینماها رو به افزایش است
فیلم نماینده ایران در اسکار انتخاب شد
سمپوزیوم راهکارهای قرآنی برای حل مشکلات تمدن معاصر
الگوی قرآن برای حل اختلافات شدید خانوادگی چیست؟
مساجد ۳۲ استان به دنبال طراحی برنامههای قرآنی ویژه
بچههای مسجدی با حداقل امکانات، کارهای «نشد» را «شد» میکنند
حکمرانی فضای مجازی در پیچ تعدد نهادها؛ نمیتوان دستوری حکمرانی کرد
وقتی امامزادگان در روزهای جنگ به کانون خدمترسانی تبدیل شدند
ایرباس به فناوری «پوست کوسه» مجهز میشود
نوشته جالب در دانشگاه شهید بهشتی
اعتبار ردیف استخدامی ۴۶۵ نفر از فراخوان سالهای ۱۴۰۰ تا ۱۴۰۴ تأمین شد
تمدید مهلت معرفی مشمولان پذیرفتهشدگان آزمون دستیاری پزشکی تا ۳۰ مهر
لشکر پهپادهای زیر آبی چین رکورد زد
شرکتهای فناوری درباره هوش مصنوعی با ترامپ چه توافقی کردند؟
اولویتهای استادان برای سال تحصیلی پیشرو بررسی شد
اختصاص ۳۰ میلیارد تومان تسهیلات معاونت علمی به حوزه بازیهای رایانهای
برگزاری همایش ملی نخبگان لغو شد
تشریح جزئیات اجرای آییننامه جذب استعدادهای برتر در دانشگاه فرهنگیان
سالن مطالعه دو دانشکده مهندسی دانشگاه صنعتی امیرکبیر باز طراحی شد
ثبت نام آزمون بسندگی زبان فارسی ویژه دانشجویان بینالملل ۱۴۰۵ آغاز شد
۳۰۰ گروه و کانال فیشینگ در سکوهای خارجی فعالیت میکنند
برنامه مدارس اینستاگرام گسترده تر می شود
پارک فناوری دانشگاه تهران پلتفرم سرمایه گذاری مجازی راه اندازی کرد
حجتالاسلام قمی: زنجیره جنایت باید با خونخواهی رهبر شهید قطع شود
رونمایی از نخستین کیوسک نذر عتبات
برگزاری چهاردهمین کنگره ملی شعر فاطمی در سه زبان؛ توجه ویژه به نوقلمان
جزئیات چهارمین «همایش ایدهپردازان قرآنی» اعلام شد
عالمان عصر صفوی چگونه به قدرت اجتماعی رسیدند؟
اعلام برنامه دروس خارج فقه مسئله محور اساتید حوزوی
زمان ثبت درخواست دانشگاهها برای ایجاد رشتههای جدید اعلام شد
امکان تحصیل بدون آزمون مدالآوران بازیهای آسیایی ناگویا فراهم شد
اجازه نمیدهیم کسی به پرچم ایران اهانت کند
قالیباف: یا بازار نفت احمق است یا آمریکا دروغ میگوید+عکس
پرچم جمهوری اسلامی، محور وحدت و نماد ایستادگی در برابر بدخواهان است
ماه کاملِ امشب از تنگهٔ هرمز+عکس
مهلت ثبتنام آزمون اخذ پروانه وکالت مرکز وکلای قوه قضائیه تمدید شد
سهمیه بومی آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی سال ۱۴۰۵ اعلام شد
دانشگاه شریف در مسیر توسعه برق تجدیدپذیر؛ احداث و خرید نیروگاه
مهلت مجدد ثبتنام در آزمون دکتری تخصصی علوم پزشکی ۱۴۰۵ از امروز آغاز شد
اعلام تسهیلات ویژه برای برگزیدگان المپیاد علمی دانشجویی کشوری
اعلام نتایج اولیه کنکور سراسری ۱۴۰۵ در نیمه اول مهر
رقابت داوطلبان در سی و یکمین المپیاد علمی دانشجویی کشور آغاز شد
۱۰۹۶ میلیارد ریال به حساب اعضای صندوق ذخیره فرهنگیان واریز شد
استقلال آموزش و پرورش کالپوش؛ گامی در مسیر تحقق عدالت آموزشی
داخلیسازی صنعت نوشتافزار به بیش از ۸۵ درصد رسید
معرفی بستههای تربیت و یادگیری ارزیابی شده ویژه کودکان برای سال تحصیلی جدید
مدارس تراز؛ سامانهای برای پایش، ارزیابی و مدیریت دادهمحور مدارس
اهتمام به نماز، بخش مهمی از فرآیند تربیت دانشآموزان است
بازدید ۴۰۰ میلیونی سکوهای ایرانی برای رئیس جمهور ایران
آنتروپیک بازنده شکایت از پنتاگون شد
درخواست بازنگری در سقف سنی جذب اعضای هیئت علمی توسط جمعی از متقاضیان
تأکید معاون آموزشی دانشگاه شریف بر اهمیت بازگشت به آموزش حضوری
این دانشگاهها از امروز آموزش حضوری را آغاز کردند
ضرورت هماهنگی در سیاستگذاری فضای مجازی؛ اولویت حل مسائل اصلی مردم است
یک پژوهش جدید نشان میدهد: مریخ آب گرم داشت!
فرصت جدید ثبت نام آزمون پذیرش پزشکی از لیسانس ۱۴۰۵ فراهم شد
گوگل هوش مصنوعی را به فضا میبرد
تیک تاک ۱۲.۷ میلیون پوند جریمه میدهد
مهلت مجدد ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد گروه پزشکی ۱۴۰۵ از امروز آغاز شد
بانویی که هجرتش آغاز یک تمدن شد
تاکید رهبر شهید بر عمومی کردن فلسفه؛تولید علم دینی بدون مبنا ممکن نیست
واکاوی مفهومی مؤلفهها و حدود مقوله سوءرفتار علیه زنان
دین در جهان شبکهها؛ چرا شیوه گفتوگو با نسل جدید باید تغییر کند؟
سیاستمداران بدون حکمت عملگرایان بی مبنا هستند
روایت رسانههای جهان از یک روز متفاوت در تهران
آغاز ثبتنام ترم پاییز دورههای آموزش قرآن دارالتحفیظ
توجه بازدیدکنندگان نمایشگاه کتاب ابوظبی به مصحف ۱۳۰ ساله مینیاتوری
نوجوان ایرانی، جهانی که آن را نمیشناسیم
سامانه راهنمای انتخاب رشته مجازی کنکور ۱۴۰۵ در دسترس قرار گرفت
نحوه انتخاب رشتههای بدون آزمون در کنکور ۱۴۰۵ اعلام شد
تمدید مهلت معرفی مشمولان پذیرفتهشدگان آزمون دستیاری پزشکی تا ۳۰ مهر
تعیین تکلیف بدهی وامهای دانشجویی پس از پایان سنوات مجاز تحصیلی
جنگها و تحولات اخیر به کتابهای درسی نهم و یازدهم رسید
اولویتهای استادان برای سال تحصیلی پیشرو بررسی شد
خانه فرهنگ در خوابگاههای دانشگاه فرهنگیان راهاندازی میشود
فیلم نماینده ایران در اسکار انتخاب شد
اعتبار ردیف استخدامی ۴۶۵ نفر از فراخوان سالهای ۱۴۰۰ تا ۱۴۰۴ تأمین شد
ایرباس به فناوری «پوست کوسه» مجهز میشود
سمپوزیوم راهکارهای قرآنی برای حل مشکلات تمدن معاصر
الگوی قرآن برای حل اختلافات شدید خانوادگی چیست؟
حکمرانی فضای مجازی در پیچ تعدد نهادها؛ نمیتوان دستوری حکمرانی کرد
فراخوان بورس ویژه هنگکنگ برای دانشجویان دکتری منتشر شد
چه خبر از گیشه سینماها؟ فروش سینماها رو به افزایش است
بازگشت معتمدآریا و یک یادآوری درباره حفظ حرمت سرزمین مادری
تشریح جزئیات اجرای آییننامه جذب استعدادهای برتر در دانشگاه فرهنگیان
۳۰۰ گروه و کانال فیشینگ در سکوهای خارجی فعالیت میکنند
اختصاص ۳۰ میلیارد تومان تسهیلات معاونت علمی به حوزه بازیهای رایانهای
پارک فناوری دانشگاه تهران پلتفرم سرمایه گذاری مجازی راه اندازی کرد
برگزاری همایش ملی نخبگان لغو شد
واکاوی اندیشه امام شهید در باب امت واحده
ثبت نام آزمون بسندگی زبان فارسی ویژه دانشجویان بینالملل ۱۴۰۵ آغاز شد
شرکتهای فناوری درباره هوش مصنوعی با ترامپ چه توافقی کردند؟
وقتی امامزادگان در روزهای جنگ به کانون خدمترسانی تبدیل شدند
بچههای مسجدی با حداقل امکانات، کارهای «نشد» را «شد» میکنند
مساجد ۳۲ استان به دنبال طراحی برنامههای قرآنی ویژه
آیتالله رشاد: خروج آمریکا از عراق باید برای مسئولان درس عبرت باشد
سالن مطالعه دو دانشکده مهندسی دانشگاه صنعتی امیرکبیر باز طراحی شد
ارائه مقالاتی از کشورهای مختلف در نشست اربعین، گفتمان مقاومت
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.