آنچه درباره باتری حالت جامد می‌دانیم

باتری‌های حاوی الکترولیت جامد مزایای تئوری زیادی دارند اما تولید ارزان آن‌ها دردسرساز است.

تویوتا، یکی از پیشگامان توسعه باتری‌های حالت جامد، اعلام کرده که پیشرفتی قابل‌ملاحظه‌ای در ساخت این محصولات داشته و می‌تواند اولین نمونه‌های خود را تا ۵ سال آینده وارد خط تولید کند. این باتری‌ها سبک‌تر از نمونه‌های حال‌حاضر بازار خواهند بود و با هر ده دقیقه شارژ مسافتی ۱۲۰۰ کیلومتری را پشتیبانی می‌کنند.

باتری حالت جامد چیست؟

باتری‌های متداول لیتیوم‌یونی که در لپتاپ، گوشی‌هوشمند، خودروهای برقی و… استفاده می‌شوند از الکترولیت مایع سود می‌برند که به یون‌های لیتیوم مثبت اجازه شناوری میان دو قطب منفی و مثبت باتری را می‌دهد تا جریان برق ایجاد شود. منطق کار باتری‌های حالت جامد با نمونه‌های یادشده یکسان است اما به‌جای الکترولیت مایع از جامد استفاده می‌کنند. باتری‌های لیتیوم‌یونی متداول به اجزایی چون الکترودهای گرافیتی مجهز می‌شوند.

چرا به باتری‌های حالت جامد نیاز داریم؟

به بیان ساده، باتری‌های متداول کنونی به اندازه کافی بهینه نیستند. برای حرکت دادن یک خودرو کوچک برقی به یک مجموعه باتری بزرگ نیاز است. این باتری‌ها مشکلات ایمنی دیگر هم دارند و با توجه به دما با افت عملکرد شدیدی روبه‌رو می‌شوند. اگر فشار ببینند همین اتفاق روی می‌دهد.

نکته دیگر آنکه باتری‌های لیتیوم‌یونی با محدودیت ظرفیت مواجه هستند بنابراین باتری‌های موبایل و… دوام چندانی ندارند. به لطف فناوری الکترولیت مایع چگالی انرژی این باتری افزایش یافته است. زمان شارژ هم در نسل تازه بهبود پیدا خواهد کرد که آن را برای استفاده در تمام صنایع اعم خودرو و… مناسب می‌کند.

چگونه باتری حالت جامد عملکرد بهتری دارد؟

باتری حالت جامد چگالی انرژی بیشتری دارد؛ بنابراین در می‌تواند انرژی بیشتری را در ابعاد کوچک‌تر ذخیره کند. به این ترتیب، خودروها و تلفن‌های هوشمند می‌توانند از ظرفیت بالاتری بهره‌مند شوند و خیال کاربران را راحت کنند. هنوز باتری‌ها برای استفاده در صنعت هوافضا آماده نیستند اما امید است که به لطف این فناوری، دروازه‌های پرواز بدون کربن نیز باز شود.

درکنار ظرفیت بالاتر، سرعت شارژ به مراتب بالاتر باتری حالت جامد می‌تواند استفاده از آن در خودروهای برقی را که زمان شارژ مناسبی ندارد، بهبود دهد. البته در باتری‌ها، سرعت گاه با افزایش خطر همراه می‌شود که می‌تواند منجر به خرابی، آتش‌گرفتن یا حتی انفجار باتری شود. خوشبختانه فناوری الکترولیت جامد این مشکل را هم برطرف کرده و ایمنی بیشتری را با خود به ارمغان می‌آورد.

تمام موارد یادشده توسط تئوری اثبات شده‌اند بنابراین عملکرد واقعی آن‌ها در مقیاس تجاری بحثی جداگانه می‌طلبد؛ چون لازمه آن، رسیدن تکنولوژی به‌حدی از پیشرفت است که تولید انبوه آن‌ها را ارزان و قابل‌دسترس کند.

چرا از باتری حالت جامد در تمام وسایل برقی استفاده نمی‌شود؟

نخست آنکه این باتری‌ها هنوز تحت توسعه قرار دارند و به بهره‌برداری تجاری نرسیده‌اند؛ تا رسیدن سازندگان به محصول نهایی، مشخصا تغییرات دیگری در ساختار آن‌ها اعمال خواهد شد.

نکته مهم دیگر که پیشتر هم از آن یاد شد، هزینه تولید و فروش است. ساده‌ترین نسخه یک باتری حالت جامد هم‌اکنون از بهترین باتری لیتیوم‌یونی هم‌ارز خود گران‌تر قیمت‌گذاری می‌شود چون مواد اولیه به‌کاررفته در ساخت این محصول تازه‌نفس گران‌قیمت و پیشرفته است. باید به خاطر داشته باشیم که مزایای ارائه‌شده توسط سازندگان نیز هنوز اثبات نشده‌اند و اصطلاحا باتری باید امتحان خود را پس دهد.

بیشتر توسعه این باتری تازه در فاز آزمایشگاهی باقی مانده و پیشرفت آن از انظار عمومی پوشیده است. خوشبختانه شرکت‌های متفاوتی چون تویوتا و CATL روی این باتری‌ها کار می‌کنند تا هرچه زودتر مصرف محصولات برقی را بهینه‌سازی کنند. متخصصان صنعت باور دارند که این باتری‌ها سرانجام به استاندارد تبدیل خواهند شد. نظر شما درباره باتری‌های حالت جامد چیست؟ آیا بهتر نبود فناوری باتری سریع‌تر و پیش از خودروهای برقی توسعه پیدا می‌کرد؟