افزایش برد خودروهای برقی تا ۹۶۵+ کیلومتر با فناوری جدید

به گزارش تجارت نیوز،

با پیشرفت فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی، باتری‌های لیتیوم-یونی جایگاه مهمی در صنایع مختلف از جمله خودروهای برقی یافته‌اند. بااین‌حال، چالش‌هایی همچون محدودیت برد، ایمنی و سرعت شارژ باتری‌ها همچنان از موانع اصلی گسترش خودروهای الکتریکی به شمار می‌روند.

توسعه باتری‌های فلزی لیتیومی تمام حالت جامد (LMBs) و الکترولیت‌های حالت جامد ایمن و پرکاربرد، امیدهای جدیدی برای بهبود عملکرد باتری‌ها ایجاد کرده است.

اخیراً پژوهشگران فناوری نوآورانه‌ای به نام باتری‌های سوپریونیک با طراحی خاص β-Li3N ارائه کرده‌اند که می‌تواند برد خودروهای برقی را با یک‌بار شارژ به بیش از 965 کیلومتر افزایش دهد. این نوآوری می‌تواند انقلابی در صنعت خودروهای برقی و ذخیره‌سازی انرژی ایجاد کند.

تحولی در باتری‌های فلزی لیتیومی تمام حالت جامد

یکی از چالش‌های اساسی در توسعه باتری‌های فلزی لیتیومی تمام حالت جامد، ایجاد الکترولیت‌هایی با کارایی بالا و ایمنی مناسب است. محققان موفق به تولید یک الکترولیت حالت جامد به نام β-Li3N شده‌اند که با طراحی ویژه‌ای، خواص الکترولیتی آن بهبود یافته است. این فناوری با کاهش موانع انرژی برای حرکت یون‌های لیتیوم و افزایش تعداد یون‌های متحرک، قابلیت‌های باتری را به میزان قابل‌توجهی افزایش می‌دهد.

باتری‌های ساخته‌شده با این فناوری از چگالی انرژی 500 وات ساعت بر کیلوگرم برخوردارند که به آن‌ها امکان می‌دهد برد خودروهای برقی را به میزان چشمگیری افزایش دهند. علاوه بر این، ویژگی‌هایی همچون سرعت شارژ بالا، ایمنی بیشتر و طول عمر طولانی، این باتری‌ها را به گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای تجاری تبدیل کرده است.

نوآوری در طراحی β-Li3N

طراحی جدید الکترولیت β-Li3N بر مبنای ایجاد جای خالی در ساختار کریستالی این ماده است. این جای خالی‌ها نقش کلیدی در کاهش موانع انرژی برای حرکت یون‌های لیتیوم دارند و موجب افزایش هدایت یونی می‌شوند. به این ترتیب، β-Li3N توانسته است رسانایی یونی فوق‌العاده‌ای برابر با 2.14 × 10⁻³ سانتی‌متر بر ثانیه در دمای اتاق ارائه دهد که بالاتر از بسیاری از الکترولیت‌های حالت جامد موجود است.

فرآیند تولید این ماده از طریق آسیاب گلوله‌ای با انرژی بالا انجام می‌شود که ساختار ماده را بهبود داده و خواص الکتروشیمیایی آن را تقویت می‌کند. این روش امکان کنترل دقیق تعداد جای خالی‌ها را فراهم کرده و ویژگی‌های باتری را به شکل بی‌سابقه‌ای ارتقا داده است.

مزایای کلیدی فناوری جدید

افزایش برد خودروهای برقی

باتری‌های ساخته‌شده با الکترولیت β-Li3N می‌توانند برد خودروهای برقی را به بیش از 965 کیلومتر افزایش دهند که تحولی بزرگ در این صنعت محسوب می‌شود.

ایمنی بیشتر

این فناوری جایگزین الکترولیت‌های مایع قابل اشتعال شده و با کاهش خطر دندریت‌های لیتیوم، ایمنی باتری‌ها را بهبود می‌بخشد.

سرعت شارژ بالا و طول عمر بیشتر

این باتری‌ها توانایی شارژ و دشارژ سریع را با حفظ ظرفیت بالا دارند و می‌توانند تا 4000 چرخه بدون افت کارایی عمل کنند.

پایداری در شرایط محیطی

β-Li3N در برابر هوا پایدار است و می‌تواند در محیط‌های خشک عملکرد خوبی داشته باشد که این ویژگی برای استفاده تجاری بسیار مهم است.

چالش‌ها و رویکردهای پیشنهادی

اگرچه فناوری β-Li3N پتانسیل بالایی دارد، اما چالش‌هایی همچون هزینه‌های تولید و مقیاس‌پذیری باید برطرف شوند. برای تحقق این هدف، اقدامات زیر پیشنهاد می‌شود:

تحقیق و توسعه بیشتر: بهینه‌سازی فرآیندهای تولید و کاهش هزینه‌های مربوط به مواد اولیه ضروری است.

سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌ها: ایجاد زیرساخت‌های مناسب برای تولید انبوه این باتری‌ها می‌تواند مسیر تجاری‌سازی را تسریع کند.

همکاری صنعت و دانشگاه: همکاری بین پژوهشگران و شرکت‌های صنعتی می‌تواند به بهبود فناوری و توسعه سریع‌تر آن کمک کند.

به نقل از IE، فناوری جدید باتری‌های سوپریونیک با استفاده از الکترولیت β-Li3N، تحولی بزرگ در صنعت خودروهای الکتریکی و ذخیره‌سازی انرژی ایجاد کرده است. این نوآوری با افزایش برد، ایمنی و طول عمر باتری‌ها، می‌تواند مشکلات فعلی باتری‌های لیتیوم-یونی را برطرف کند و راه را برای توسعه خودروهای الکتریکی پیشرفته‌تر هموار سازد.

با وجود چالش‌های پیش رو، این فناوری پتانسیل بالایی برای تجاری‌سازی دارد و می‌تواند به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کند. با سرمایه‌گذاری مناسب و ادامه تحقیقات، باتری‌های سوپریونیک می‌توانند به عنوان یکی از اصلی‌ترین عوامل تحول در صنایع انرژی و حمل‌ونقل شناخته شوند.

اخبار حوزه محیط‌زیست و تغییرات اقلیمی را در صفحه اقتصاد سبز تجارت‌نیوز بخوانید.