به گزارش تجارت نیوز، در دنیای امروز که رقابت برای ساخت خودروهای برقی با دوام‌تر و ایمن‌تر شدت گرفته است، دانشمندان کره‌ای دست به نوآوری چشمگیری زده‌اند. آنها موفق شده‌اند با استفاده از فناوری یون نقره (Silver-ion coating)، باتری‌هایی بسازند که می‌توانند پس از ۱۳۰۰ چرخه شارژ و دشارژ، بیش از ۹۶ درصد ظرفیت خود را حفظ کنند. این دستاورد می‌تواند نقطه عطفی در مسیر توسعه نسل جدید باتری‌های لیتیوم-فلزی باشد؛ باتری‌هایی که از نظر چگالی انرژی، گامی فراتر از باتری‌های لیتیوم-یون امروزی خواهند بود.
هدف این نوع فناوری چیست؟
این فناوری نوآورانه توسط تیمی از محققان دانشگاه کره و به رهبری پروفسور چو جین-هان از دانشکده مهندسی شیمی و زیست‌شناسی توسعه یافته است. هدف اصلی این پژوهش، حل یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های باتری‌های لیتیوم-فلزی یعنی تشکیل دندریت‌های خطرناک بود.
دندریت‌ها ساختارهایی فلزی و شاخه‌مانند هستند که هنگام شارژ، روی سطح الکترود منفی رشد می‌کنند. این شاخه‌های میکروسکوپی می‌توانند جداکننده‌ی بین آند و کاتد را سوراخ کرده و در نهایت منجر به اتصال کوتاه، افزایش حرارت، یا حتی انفجار باتری شوند.
پروفسور چو در توضیح این پروژه گفت: «نتایج ما نشان می‌دهد که می‌توان سطح یک الکترود لیتیومی را با استفاده از یون‌های نقره و بدون نیاز به فرآیندهای سنتز پیچیده، به شکل دقیق و کنترل‌شده‌ای تنظیم کرد.»
چطور یون نقره ایمنی و دوام را افزایش می‌دهد؟
در این روش، پژوهشگران از پوشش چندلایه‌ای از یون‌های نقره و ماده‌ای به نام تریتیوایزوسیانوریک اسید (TCA) استفاده کرده‌اند. این دو ماده به صورت متناوب بر روی سطح الکترود لیتیومی قرار می‌گیرند و یک لایه فوق‌نازک و محافظ را تشکیل می‌دهند.
ویژگی مهم این فناوری، سادگی و کارآمدی آن است. برخلاف بسیاری از فناوری‌های پیچیده‌ی قبلی، این پوشش در دمای اتاق و فشار معمولی (اتمسفر) و تنها با یک فرآیند محلولی ساده ساخته می‌شود. این بدان معناست که دیگر نیازی به تولید نانوذرات یا عملیات حرارتی در دمای بالا وجود ندارد.
در هنگام کار باتری، یون‌های نقره به طور طبیعی به نانوذرات نقره‌ای تبدیل می‌شوند که به اتم‌های لیتیوم کمک می‌کنند تا به طور یکنواخت و منظم روی سطح الکترود پخش شوند. از سوی دیگر، ماده‌ی TCA یک چارچوب شیمیایی پایدار ایجاد می‌کند که از ترک‌خوردگی یا تخریب سطح در طول زمان جلوگیری می‌کند.
نتیجه‌ی این دو اثر هم‌زمان، رشد کنترل‌شده‌ی لیتیوم، افزایش ایمنی، و بهبود چشمگیر پایداری چرخه‌ای باتری است.
عملکرد چشمگیر در آزمایش‌ها
بر اساس نتایج منتشرشده در مجله علمی Advanced Materials، باتری‌های ساخته‌شده با این روش توانستند در آزمایش‌های آزمایشگاهی بیش از ۲۰۰۰ ساعت به طور پایدار کار کنند.
همچنین هنگامی که این الکترود نقره‌ای با یک کاتد استاندارد جفت شد، باتری حتی پس از ۱۳۰۰ چرخه شارژ و دشارژ نیز بیش از ۹۶ درصد از ظرفیت اولیه خود را حفظ کرد.
این آمار در مقایسه با باتری‌های رایج امروزی، جهشی چشمگیر محسوب می‌شود و می‌تواند به افزایش عمر مفید خودروهای برقی تا چندین سال منجر شود.
چشم‌انداز آینده
دانشمندان کره‌ای باور دارند که این دستاورد، گامی مهم در مسیر تجاری‌سازی باتری‌های لیتیوم-فلزی است؛ فناوری‌ای که در صورت توسعه نهایی، می‌تواند چگالی انرژی سلول‌های امروزی را تا دو برابر افزایش دهد.
پروفسور چو در پایان تأکید کرد: «این فناوری می‌تواند به پلتفرمی تبدیل شود که نه‌تنها در باتری‌های لیتیومی، بلکه در انواع دیگر باتری‌های فلزی مانند سدیم و روی نیز کاربرد داشته باشد.»
به گفته‌ی او، دستیابی به چنین سطحی از ایمنی و دوام، گام بزرگی در جهت توسعه نسل جدید فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی و تسریع در حرکت جهانی به‌سوی خودروهای الکتریکی پایدار و ایمن‌تر خواهد بود.
فناوری جدید یون نقره، نه‌تنها از رشد دندریت‌های خطرناک جلوگیری می‌کند، بلکه باعث افزایش قابل‌توجه عمر باتری‌های لیتیوم-فلزی نیز می‌شود. با این نوآوری، محققان کره‌ای موفق شده‌اند تعادلی میان ایمنی، پایداری و چگالی انرژی بالا برقرار کنند. در آینده‌ای نه‌چندان دور، این دستاورد می‌تواند به نسل جدیدی از باتری‌های خودروهای برقی منجر شود که با یک‌بار شارژ، مسافت‌های طولانی‌تری را طی می‌کنند و عمر بسیار بیشتری دارند.
