باتری‌های جامد انقلابی در راه: خودرو برقی و انرژی نو چه تغییری می‌کنند؟

دگرگونی‌های شتابان در فن‌آوری باتری‌های جامد

تحولات سریع در عرصه باتری‌های حالت جامد، نویدبخش دورانی نوین در راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی است. این پیشرفت‌ها می‌توانند سرآغاز تحولاتی بنیادین در عرصه‌های گوناگونی همچون خودروهای برقی و سامانه‌های تجدیدپذیر انرژی باشند. کلید این موفقیت‌ها، پیشرفت‌های چشمگیر در مهندسی الکترولیت‌ها است که توسعه و عملکرد باتری‌های حالت جامد با کارایی بالا (ASSBs) را به‌طور قابل‌توجهی ارتقا داده است.

تحقیقات نوین در الکترولیت‌های جامد غیرآلی

مطالعه‌ای مروری که اخیراً منتشر شده، به بررسی این پیشرفت‌ها پرداخته و آخرین یافته‌های تحقیقاتی در زمینه الکترولیت‌های جامد غیرآلی (ISEs) را که در ASSBs به‌کار می‌روند، خلاصه کرده است. محققان، نقش حیاتی اکسیدها، سولفیدها، هیدرو بورات‌ها، آنتی‌پرووسکیت‌ها و هالیدها را در تأمین انرژی باتری‌های نسل آینده مورد کنکاش قرار دادند. این مواد، نه‌تنها به‌عنوان الکترولیت، بلکه به‌عنوان کاتالیست‌ها و لایه‌های واسط نیز به‌کار می‌روند که عملکرد و ایمنی باتری را بهبود می‌بخشند.

اریک جیانفنگ چنگ، دانشیار مؤسسه تحقیقات پیشرفته مواد دانشگاه توهوکو (AIMR)، می‌گوید: «به تازگی شاهد پیشرفت‌های قابل‌توجهی در تولید این مواد بوده‌ایم و بر روی تکنیک‌های نوینی متمرکز شده‌ایم که امکان تنظیم دقیق خواص آن‌ها را برای برآورده کردن نیازهای سخت‌گیرانه ASSBs فراهم می‌کند.»

اهمیت تنظیم دقیق در توسعه باتری‌های جامد

تنظیم دقیق، نقشی اساسی در توسعه باتری‌هایی با چگالی انرژی بالاتر، عمر طولانی‌تر و ویژگی‌های ایمنی بهتر در مقایسه با باتری‌های مایع معمولی ایفا می‌کند. ما و همکارانشان همچنین به ویژگی‌های کلیدی الکتروشیمیایی باتری‌های حالت جامد (ASSB) اشاره کردند، که از جمله آن‌ها می‌توان به هدایت یونی، پایداری و سازگاری با الکترودها اشاره کرد. افزون بر این، آن‌ها مدل‌های فعلی باتری‌های حالت جامد را بررسی کرده و رویکردهای نوینی را پیشنهاد دادند که می‌تواند مسیر را برای آینده ذخیره‌سازی انرژی هموار سازد.

با این وجود، این بررسی هشدار داد که چالش‌های متعددی در مسیر توسعه باتری‌های حالت جامد وجود دارد. یکی از موانع مهم، سازگاری محدود بین الکترولیت‌های جامد و الکترودهاست که می‌تواند منجر به واکنش‌های ناخواسته‌ای در سطح تماس شود. غلبه بر این مشکلات برای افزایش کارایی و طول عمر باتری‌های حالت جامد بسیار ضروری است. در این بررسی، این چالش‌ها به‌طور کامل مورد بحث قرار گرفته و همچنین ایده‌هایی در مورد تلاش‌های جاری برای مقابله با آن‌ها ارائه شده است.

ما اضافه می‌کند: «این بررسی جامع، بر اهمیت تداوم تحقیقات و توسعه در زمینه باتری‌های حالت جامد تأکید می‌کند. با توسعه مواد جدید، بهبود روش‌های تولید و رفع مشکلات سازگاری، تلاش‌های کنونی در حال پیشبرد نوآوری به‌سمت باتری‌های حالت جامد عملی هستند؛ باتری‌هایی که می‌توانند نحوه ذخیره و مصرف انرژی را متحول کنند.»

این بررسی در نشریه شیمی مواد (A) Chem. Mater. به چاپ رسیده است.

“`