مهندسان هاروارد باتری حالت جامد با عمر ۲۰ سال و زمان شارژ ۳ دقیقه اختراع کردند

مهندسان یک استارتاپ متعلق به دانشگاه هاروارد باتری حالت جامد جدیدی اختراع کردند که با پیشرفت فناوری و استفاده در خودروی الکتریکی می‌تواند در ۳ دقیقه شارژ شود و ۲۰ سال دوام می‌آورد.

باتری حالت جامد یک فناوری امیدوارکننده است ولی مشکلات فنی باید قبل از تولید در مقیاس صنعتی حل شوند. طبق گزارش‌ bgr، یک استارت‌آپ باتری شارژی فوق‌العاده سریعی ساخته است که می‌تواند صنعت خودروی الکتریکی را به طور کامل تغییر دهد. نوع جدیدی از باتری‌های حالت جامد که توسط یک استارت‌آپ آمریکایی معرفی شده است، به جهشی در عملکرد و قابلیت اطمینان اشاره می‌کند.

این باتری توسط ادن انرژی (Adden Energy)، یکی از شاخه‌های دانشگاه هاروارد ساخته شده است. این شرکت ادعا می‌کند که باتری حالت جامد جدید می‌تواند تنها در سه دقیقه به طور کامل شارژ شود و ۲۰ سال دوام می‌آورد.

به گزارش autoevolution، استارت آپ ادن انرژی از مجوز فناوری انحصاری دفتر توسعه فناوری هاروارد برای توسعه سیستم‌های باتری حالت جامد به منظور استفاده در خودروهای برقی آینده استفاده می‌کند. بر اساس فناوری لیتیوم-فلز، باتری می‌تواند با بیش از ۱۰،۰۰۰ چرخه در طول عمر، به سرعت شارژ سه دقیقه دست یابد. نمونه‌های اولیه سلول‌های سکه‌ای که توسط ادن انرژی برای مراحل آزمایشگاهی توسعه یافته‌اند، اکنون چندان شبیه ایده اولیه نیستند. با این حال، ادن می‌خواهد باتری را تا یک سلول کیسه‌ای به اندازه کف دست و بیشتر به یک باتری خودروی الکتریکی در مقیاس کامل افزایش دهد.

شین لی، دانشیار علوم مواد در هاروارد و مشاور علمی ادن انرژی در این زمینه گفت:

ما تصمیم گرفتیم این فناوری را تجاری‌سازی کنیم زیرا فناوری خود را در مقایسه با سایر باتری‌های حالت جامد منحصربه‌فرد می‌دانیم. ما در آزمایشگاه به ۵،۰۰۰ تا ۱۰،۰۰۰ چرخه شارژ در طول عمر باتری دست یافته‌ایم، در مقایسه با ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ چرخه شارژ حتی برای بهترین‌های شرایط فعلی؛ و هیچ محدودیت اساسی برای افزایش فناوری باتری خود نمی‌بینیم. این می‌تواند یک تغییردهنده‌ی بازی باشد.

باتری حالت جامد ادن انرژی از فناوری جدیدی استفاده کرده است که از تشکیل دندریت در آندهای لیتیوم-فلز جلوگیری می‌کند. الکترولیت ابداعی حالت جامد برای این فناوری ضروری است و به آن اجازه می‌دهد تا به تراکم جریان فوق‌العاده بالا و بدون نفوذ دندریت لیتیوم دست یابد. این الکترولیت از طراحی چند لایه بهره می‌برد و ساختار الکترولیت کمتر پایداری دارد که بین الکترولیت‌های جامد پایدارتر قرار گرفته است. رشد دندریت در داخل لایه الکترولیت کمتر پایدار اتفاق می‌افتد، اما هر ترک ایجاد شده به سرعت توسط «تجزیه‌های ایجاد شده به صورت دینامیکی که به خوبی محدود شده‌اند» پر می‌شوند.

بر اساس مطالعه‌ای که بیش از یک سال پیش در نشریه نیچر (Nature) منتشر شد، عملکرد چرخشی آند فلزی لیتیوم همراه با کاتد LiNi۰.۸Mn۰.۱Co۰.۱O۲ بسیار پایدار است. حفظ ظرفیت پس از ۲۰،۰۰۰ چرخه بالای ۸۲ درصد با نرخ ۲۰ درجه سانتیگراد است. قدرت ویژه نیز با ۱۱۰/۶ کیلووات بر کیلوگرم، با چگالی انرژی تا ۶۳۱/۱ وات ساعت بر کیلوگرم چشم‌گیر است. نتایج بسیار بالاتر از سایر پروژه‌های باتری لیتیوم یونی است و ادن انرژی مطمئن است که می‌تواند در سه تا پنج سال آینده نمونه‌های تجاری داشته باشد.

ویلیام فیتژوگ، مدیرعامل شرکت ادن انرژی، می‌گوید که می‌خواهد به ۳۷ درصد آمریکایی‌هایی که گاراژ ندارند و نمی‌توانند خودروهای برقی خود را یک شبه شارژ کنند، پیشنهاد جدیدی ارائه دهد. این شرکت امیدوار است با ارائه راهی برای شارژ خودروهای برقی خود در سه دقیقه یا کمتر، خودروهای برقی را به طور کلی قابل دسترس‌تر کند، به خصوص اگر نیاز به خرید سیستم‌های شارژ گران‌قیمت را از بین ببرد.

ساخت خودروی الکتریکی قابل دسترس‌تر یکی از بزرگ‌ترین محرک‌های این صنعت طی سال‌های اخیر بوده است، به‌ویژه که به دلیل قیمت و سخت‌افزار مورد نیاز برای نگهداری شارژ باتری، تعداد کمی از آن‌ها در دسترس عموم قرار گرفته‌اند. اما داشتن باتری با شارژ فوق سریع می‌تواند همه‌ی این‌ها را تغییر دهد.

استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی بیشتر در جاده‌ها می‌تواند به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌‌ای کمک کند، که به مسائل جاری تغییرات آب و هوایی کمک می‌کند. ما قبلاً راه‌حل‌های دیگری را برای تغییر آب و هوا دیده‌ایم، مانند حباب‌های فضایی که پرتوهای مضر خورشید را به دام می‌اندازند. اما کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای نیز می‌تواند به کاهش گرمایش جهانی کمک کند.

به‌علاوه، اگر بتوانیم یک باتری با شارژ فوق‌العاده سریع برای خودروهای الکتریکی ایجاد کنیم، ممکن است بتوانیم از همین فناوری در باتری‌های کوچک‌تر برای گوشی‌های هوشمند و سایر اقلام الکتریکی نیز استفاده کنیم. این به کاهش اتلاف باتری و مشکل بزرگ دیگری که صنعت فناوری اکنون با آن مواجه است، کمک می‌کند.