با باتری آبی آشنا شوید!

به گزارش مجله خبری نگار،پژوهشگران چینی باتری جدیدی مبتنی بر آب ساخته‌اند که ادعا می‌شود نسبت به باتری‌های اشتعال‌پذیر لیتیومی بسیار ایمن‌تر و کم‌مصرف‌تر است. جالب‌تر این‌که به ادعای سازندگان، باتری‌های جدید دو برابر بیشتر از باتری‌های سنتی لیتیوم یونی چگالی انرژی خواهند داشت که پتانسیل ایجاد تحول در صنعت خودرو‌های الکتریکی را دارد. استفاده از آب به‌عنوان حلال الکترولیت، ایمنی آن‌ها را نیز افزایش می‌دهد.

باتری‌های لیتیوم یونی غیرآبی سنتی، چگالی انرژی بالایی دارند، اما ایمنی آن‌ها به دلیل وجود الکترولیت‌های آلی اشتعال‌پذیری که به باتری اجازه شارژ و تخلیه شارژ را می‌دهد، پایین است. درمقابل، باتری‌های آبی هرچند ایمن‌ترند، اما به دلیل حلالیت محدود الکترولیت و ولتاژ پایین باتری، عموماً چگالی انرژی کمتری دارند.

اکنون پژوهشگران در چین، باتری آبی با چگالی بالا بر اساس انتقال چند الکترونی هالوژن ساخته‌اند. آن‌ها به سرپرستی پروفسور «لی چیانفنگ» (LI Xianfeng) از مؤسسه فیزیک شیمی دالیان (DICP) که تحت نظر آکادمی علوم چین (CAS) فعالیت می‌کند، کاتد انتقال چندالکترونی را بر پایه برم و ید ساخته‌اند.

بر اساس نتایج این مطالعه که جزئیات آن در مجله Nature Energy منتشر شده، این کاتد در آزمایش‌ها به ظرفیت ویژه بیش از ۸۴۰ آمپرساعت بر لیتر و چگالی انرژی تا ۱۲۰۰ وات‌ساعت بر لیتر دست یافته است.

این باتری چینی با آب کار می‌کند

الکترولیتی با مخلوط هالوژن
پژوهشگران برای بهبود چگالی انرژی باتری‌های آبی، از مخلوط هالوژن‌های محلول یعنی یون‌های یدید (I-) و برمید (Br-) به‌عنوان الکترولیت استفاده کردند. آن‌ها توانستند واکنش انتقال چندالکترونی را توسعه دهند و یون‌های یدید را به عنصر ید (I ۲) و سپس به یون یدات (IO ۳-) تبدیل کنند.

محققان می‌گویند که یون منفی ید (I-) در طول فرآیند شارژ در سمت مثبت به IO ۳- اکسید شد و H+ تولیدشده به شکل الکترولیت پشتیبان به سمت منفی هدایت شد. در طی فرآیند تخلیه، H+ از سمت مثبت جریان پیدا کرد و IO ۳- به I- کاهش یافت.

به گفته محققان، Br- اضافه‌شده به الکترولیت می‌تواند برمید ید قطبی (IBr) را در طول فرآیند شارژ تولید کند که واکنش با آب (H ۲ O) را برای تشکیل IO ۳- تسهیل می‌کند.

در طول تخلیه شارژ نیز IO ۳- نه‌تن‌ها Br- را به Br ۲ اکسید کرد که در واکنش الکتروشیمیایی برای تحقق تخلیه برگشت‌پذیر و سریع IO ۳- نیز شرکت کرد؛ بنابراین واسطه برمید تشکیل‌شده در طول فرآیند شارژ و تخلیه، فرآیند واکنش را بهینه کرد و به‌طور مؤثر جنبش و برگشت‌پذیری واکنش الکتروشیمیایی را بهبود بخشید.

باتری با پتانسیل ۱۰۰۰ چرخه
کاتد انتقال چند الکترونی توسعه‌یافته دارای ظرفیت مشخص Ah/L ۸۴۰ بود. محققان با افزودن صفحه‌ای فلزی به کاتد توانستند باتری کاملی با چگالی انرژی تا Wh/L ۱۲۰۰ بر اساس کاتولیت توسعه‌یافته دست یابند.

زمانی که پژوهشگران الکترولیت خود را با آند وانادیوم آزمایش کردند، دریافتند که چرخه عمر این باتر را می‌توان تا ۱۰۰۰ چرخه افزایش داد که پایداری قابل‌توجهی را نشان می‌دهد.

دانشمندان همچنین اشاره کرده‌اند که چگالی انرژی باتری آبی حتی از برخی الکترود‌های جامد فراتر رفته و می‌تواند ازنظر هزینه با باتری‌های لیتیومی سنتی قابل‌مقایسه باشد.

آن‌ها ادعا کردند که کارشان نشان می‌دهد که باتری‌های آبی با چگالی انرژی بالا قابل توسعه هستند و این یک گزینه توسعه‌پذیر برای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس شبکه و حتی وسایل نقلیه الکتریکی است.