ایمنی و ذخیره انرژی بیشتر در باتری‌ها به کمک فناوری جدید

محققان دانشگاه مریلند معتقدند با این روش نوآورانه رشد دندریت‌های لیتیومی را سرکوب می‌کنند. دندریت‌ها درواقع ساختارهای شاخه‌مانندی هستند که داخل باتری‌های لیتیومی ایجاد می‌شوند و مانع از تجاری‌سازی گسترده این فناوری می‌شوند. اما در این طراحی جدید تشکیل دندریت متوقف می‌شود و می‌تواند مسیر را برای تولید باتری‌های کاملا جامد برای خودروهای الکتریکی به‌طور کامل هموار کند.

از سوی دیگر حداقل ۷۵۰ هزار دستگاه خودرو الکتریکی ثبت‌شده در ایالات‌متحده با باتری‌های لیتیوم-یونی کار می‌کنند. این باتری‌ها به‌رغم ذخیره انرژی بالا اما حاوی یک جزء الکترولیت مایع قابل اشتعال هستند که در صورت گرم شدن بیش از حد مشتعل می‌شود.درحالی که آتش‌سوزی باتری خودروهای الکتریکی نسبتا نادر به‌نظر می‌رسد، اما می‌تواند خطرات خاص و فاجعه‌باری را به‌همراه داشته باشد.

هیات ملی ایمنی حمل‌ونقل در ایالات‌متحده گزارش می‌دهد که از جمله خطرات ناشی از آتش‌سوزی این باتری‌ها می‌توان به‌قرار گرفتن در معرض گازهای سمی اشاره کرد.

به‌گفته محققان دانشگاه مریلند، باتری‌های کاملا جامد جدید می‌توانند خودروها را به‌مدل‌هایی ایمن‌تر از مدل‌های فعلی الکتریکی یا احتراق‌داخلی تبدیل کنند.

هنگامی که این باتری‌ها با ظرفیت‌ها و نرخ‌های شارژ-دشارژ بالا مورد نیاز خودروهای الکتریکی کار می‌کنند، دندریت‌های لیتیوم به‌سمت کاتد رشد می‌کنند و سبب اتصال کوتاه و کاهش ظرفیت می‌شوند.

این تیم تحقیقاتی نظریه خود را برای افزایش ایمنی در سال ۲۰۲۱ مطرح کرد و موفق شد ایده‌ای را برای طراحی مجدد لایه‌های میانی که به‌طور موثر رشد دندریت لیتیوم را سرکوب می‌کند، ارائه دهد.

راه‌حل این تیم به‌دلیل تثبیت رابط‌های باتری بین الکترولیت جامد و آند و الکترولیت و کاتد منحصر به‌فرد است.

ساختار باتری جدید یک لایه میانی غنی از فلوئور اضافه می‌کند که کاتد را تثبیت می‌کند و همچنین تغییری در لایه میانی آند با منیزیم و بیسموت ایجاد کرده و دندریت لیتیوم را سرکوب می‌کند.

با هدف عرضه باتری‌های جدید به‌بازار تا سال ۲۰۲۶، سازنده باتری‌های پیشرفته Solid Power قصد دارد آزمایش‌های فناوری جدید را برای ارزیابی پتانسیل تجاری‌سازی آن آغاز کند.