باتری کلسیم‌یون با ۱۰۰۰ چرخه عمر؛ پایان سلطه لیتیوم‌یون نزدیک است؟

محققان دانشگاه علوم و فناوری هنگ‌کنگ (HKUST) با همکاری دانشگاه شانگهای جیائو تونگ، نوع جدیدی از باتری کلسیم-یون حالت شبه جامد را توسعه داده‌اند. این باتری با بهبود انتقال یون و پایداری چرخه، می‌تواند با باتری‌های لیتیوم-یون رقابت کند. این فناوری با عمر ۱۰۰۰ چرخه، گامی مهم در جهت جایگزینی پایدارتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر برای ذخیره‌سازی انرژی محسوب می‌شود.

حل چالش انتقال یون

باتری‌های کلسیم-یون به دلیل فراوانی و ارزان‌بودن کلسیم، جایگزین امیدوارکننده‌ای برای لیتیوم-یون هستند. اما تاکنون انتقال ضعیف یون و چرخه ناپایدار، مانع از استقرار عملی آن‌ها شده بود. تیم تحقیقاتی با طراحی الکترولیت‌های حالت شبه جامد مبتنی بر چارچوب‌های آلی کووالانسی (COF) این مشکل را حل کردند. این مواد کانال‌هایی ایجاد می‌کنند که یون‌های کلسیم را به سرعت هدایت می‌کنند.

دستاوردهای کلیدی و عملکرد

الکترولیت جدید به رسانایی یونی ۰.۴۶ میلی‌زیمنس بر سانتی‌متر و قابلیت انتقال یون کلسیم بیش از ۰.۵۳ در دمای اتاق دست یافته است. سلول باتری ساخته شده با این فناوری، ظرفیت ویژه برگشت‌پذیر ۱۵۵.۹ میلی‌آمپر ساعت بر گرم را ارائه داد و پس از ۱۰۰۰ چرخه، بیش از ۷۴.۶ درصد از ظرفیت خود را حفظ کرد. پروفسور یونسئوب کیم، سرپرست تیم تحقیق، این دستاورد را گامی مهم برای تحقق راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی کارآمد و پایدار دانست.

مزایا و چشم‌انداز آینده

این باتری‌های حالت شبه جامد، علاوه بر بهبود کارایی و دوام، مزایای ایمنی نسبت به باتری‌های مایع دارند و خطر نشت را کاهش می‌دهند. این ویژگی‌ها آن‌ها را برای کاربردهای حساسی مانند وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس شبکه مناسب می‌سازد. اگرچه برای تجاری‌سازی به کار بیشتری نیاز است، اما این پیشرفت نشان می‌دهد باتری‌های کلسیم-یون می‌توانند به معیارهای عملکرد رقابتی نزدیک شوند و بخشی از ترکیب انرژی آینده باشند. یافته‌های این تحقیق در مجله Advanced Science منتشر شده است.

منبع: asriran.com

اخبار علم و فناوری