باتری‌های برپایه آب و غیرسمی/ ساخت باتری‌های پایدار از مواد زیست تخریب‌پذیر

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری علم و فناوری آنا، این طراحی جدید باتری که از الکترولیت‌های مبتنی بر آب استفاده می‌کند، نسبت به باتری‌های لیتیوم یون فعلی، مقاومت در برابر آتش، پایداری هوا و پتانسیل چگالی انرژی بالاتر را ارائه می‌دهد.

مهندسان دانشگاه فلیندرز در جنوب استرالیا و دانشگاه علم و فناوری ژجیانگ در چین در مقاله جدیدی که توسط مجله معتبر «American Chemistry» منتشر شده است، اولین مرحله از ساخت این باتری‌های جدید را گزارش کرده اند.

بیشتر باتری‌ها حاوی مواد خطرناکی هستند که در صورت دور ریختن در محل‌های دفن زباله یا بیرون انداختن در مکان‌های دیگر می‌توانند محیط زیست را آلوده کنند. موادی مانند سرب، کادمیوم و جیوه می‌توانند موجب مسمومیت انسان و حیوان شده، خاک و آب را آلوده کنند و برای مدت طولانی در محیط باقی بمانند.
این محققان روی الکتروشیمی رادیکال‌های پایدار پرکاربرد در الکترولیت اسید لوئیس Al (Otf) ۳ و تست باتری، همکاری کردند.

آن‌ها نخستین طرح از باتری‌های رادیکال آلومینیومی را توسعه دادند که از الکترولیت‌های مبتنی بر آب استفاده می‌کند، ضد آتش و پایدار در هواست، ولتاژ خروجی پایدار ۱.۲۵ ولت دارد و ظرفیت ۱۱۰ میلی‌آمپر ساعت گرم را در ۸۰۰ چرخه با تنها ۰.۰۲۸ درصد اتلاف در هر چرخه ارائه می‌کنند.

این پژوهشگران امیدوارند به منظور تولید باتری‌های ایمن و پایدار، از مواد زیست تخریب پذیر برای توسعه باتری‌های سافت پک در آینده استفاده کنند.

دانش پژوهان می‌گویند: باتری‌های یون فلزی چند ظرفیتی، از جمله Al ۳+، Zn ۲+، یا Mg ۲+، از عناصر فراوان پوسته زمین استفاده می‌کنند و چگالی انرژی بسیار بالاتری نسبت به باتری‌های لیتیوم یونی (LIBs) ارائه می‌دهند.

به طور خاص، باتری‌های یون آلومینیومی (AIB) توجه زیادی را به خود جلب می‌کنند، زیرا آلومینیوم سومین عنصر فراوان (۸.۱ درصد) است که باعث می‌شود AIB‌ها به طور بالقوه یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی پایدار و کم‌هزینه باشند.

با این حال، یکی از چالش‌های اصلی برای باتری‌های یون آلومینومی‌های فعلی، حرکت آهسته کمپلکس‌های یونی Al ۳+ است که موجب پایین آمدن راندمان کاتد AIB‌ها می‌شود.

پلیمر‌های مزدوج آلی، کاتد‌هایی برای AIB‌ها ارائه می‌دهند تا مشکل انتقال یون را برطرف کنند، اما عملکرد خروجی ولتاژ باتری آن‌ها ضعیف است.
رادیکال‌های پایدار دسته‌ای از مولکول‌های آلی الکترواکتیو هستند که به طور گسترده در سیستم‌های مختلف باتری آلی استفاده می‌شوند. اولین مورد از این نوع توسط NEC® در سال ۲۰۱۲ تجاری شد.

آزمایشگاه دانشگاه فلیندرز پیش از این مواد رادیکالی برای LIB‌های هیبریدی آلی، باتری‌های یون سدیم و باتری‌های تمام ارگانیک ارائه داده است. این مواد رادیکال هرگز در AIB‌ها به دلیل عدم درک واکنش (الکترو) شیمیایی آن‌ها در الکترولیت‌ها استفاده نشده اند.