مشکل ساخت باتری لیتیوم یونی بدون کبالت حل شد!

مشکل ساخت باتری لیتیوم یونی بدون کبالت حل شد!

ساخت باتری بدون کبالت بزرگ‌ترین چالش و مشکل دنیای ساخت باتری‌های لیتیوم یونی تلفن‌های هوشمند و وسایل الکترونیکی بوده که به تازگی دانشمندان دانشگاه تگزاس آمریکا آن را حل کرده‌اند.

باتری بدون کبالت دیوایس‌های الکترونیکی بالاخره ساخته شد! مدت‌هاست که دانشمندان در تلاش برای حذف کردن عنصر کبالت از فرآیند ساخت باتری‌های لیتیوم یونی اسمارت‌فون‌ها و وسایل هوشمند دیگر هستند، اما متاسفانه تا پیش از اقدام هوشمندانه و خلاقانه دانشمندان دانشگاه تگزاس آمریکا، چنین چالشی برطرف نشده بود. در بررسی این دستاورد بزرگ با ما همراه باشید.

باتری‌های پرانرژی که تلفن هوشمند، تبلت و سایر دیوایس‌های الکترونیکی ما را سر پا نگه می‌دارند، از نوع لیتیوم یونی هستند و عنصر جنجالی و پردردسر کبالت هم در ساخت آن‌ها به کار گرفته می‌شود. با این حال دسترسی به این عنصر کار دشواری بوده و از طرف دیگر، چالش‌های حقوق بشری مربوط به استخراج کبالت از دل زمین باعث شده تا از چندین سال پیش، بسیاری از دانشمندان برجسته جهان به دنبال ساخت باتری باشند که بدون کبالت کارایی باتری‌های لیتیوم یونی را داشته باشد.

با این حال، دانشمندان مدرسه مهندسی کاکرل (Cockrell School of Engineering) دانشگاه تگزاس ایالات متحده به تازگی اعلام کرده‌اند که این چالش چندین ساله را برطرف کرده‌اند. این دانشمندان با ساخت باتری بدون کبالت می‌توانند محصولی را به بازار عرضه کنند که به مراتب از باتری‌های لیتیوم یونی معمولی ارزان‌تر بوده و از طرف دیگر، کارایی آن هم می‌تواند در مواردی بهتر باشد.

موفقیت در ساخت باتری بدون کبالت

به صورت کلی اکثر کبالت به کار رفته در باتری‌های قدیمی در الکترود کاتد این باتری‌ها قرار می‌گرفت و دانشمندان تگزاس هم با ارائه ورژن جدید و جالبی از این کاتدها، عملا عنصر نیکل را جایگزین کبالت کرده‌اند. گفته شده که این الکترود کاتد به کار رفته حدودا ۸۹ درصد نیکل دارد و در عین حال، از عناصر منگنز و آلومینیوم هم در ساخت آن استفاده شده است.

گفته شده که هرچه میزان نیکل در یک باتری بدون کبالت بیشتر شود، توانایی آن برای ذخیره الکتریسیته هم افزایش می‌یابد. چنین افزایش ظرفیتی به این معنا خواهد بود که عمر باتری دیوایسی که از این محصول استفاده می‌کند بیشتر خواهد بود و به عنوان مثال اسمارت‌فون ساخته شده با باتری لیتیوم یونی جدید و یا ماشین‌های الکتریکی که از تکنولوژی جدید بهره می‌برند، بسیار دیرتر باتری خالی می‌کنند.

متاسفانه تلاش‌های پیشین برای ساخت باتری بدون کبالت به واسطه محدودیت‌هایی که حذف این عنصر از باتری‌ها به وجود می‌آورد، موفقیت‌آمیز نبودند؛ محدودیت‌هایی مانند چرخه عمر کم که با راهکار دانشمندان تگزاس برای اعمال ترکیب جدیدی از فلزات مورد نیاز، باعث گسترش یکنواخت یون‌ها در باتری می‌شود.

دانشمندان مدرسه کاکرل می‌گویند که رمز موفقیت طرح آن‌ها به ساختار کریستالی کاتدها و عناصر به کار رفته در ساخت باتری بدون کبالت مربوط می‌شود و از آنجایی که تلاش آن‌ها به موفقیت در پخش گسترده یون‌ها درون الکترود منجر شده، کارایی محصول و محدودیت‌های پیشین هم برطرف شده‌اند. این در حالی بوده که در طرح‌های پیشین تجمع یون‌ها در قسمتی از باتری باعث کاهش کارایی و عمر باتری می‌شد.

عنصر گران‌قیمت کبالت

دانشمندان دانشگاه تگزاس می‌گویند که طرح خلاقانه آن‌ها در عین افزایش ظرفیت نگهداری الکتریسیته، عنصر گران‌قیمت کبالت را از معادله حذف کرده و بدون کاهش چرخه عمر محصول، کارایی باتری را هم افزایش داده است.

عنصر کبالت فوق‌العاده گران‌قیمت بوده و هر یک تن آن چیزی در حدود ۲۹ هزار دلار قیمت دارد؛ این در حالی است که ترکیب قیمت عناصر منگنز، نیکل و آلومینیوم از این مبلغ بسیار کمتر می‌شود. از طرف دیگر کبالت بین ۱۰ تا ۳۰ درصد مواد تشکیل دهنده کاتد باتری‌های لیتیوم یونی را به خود اختصاص می‌دهد و اگر بتوان این میزان را با ترکیب جدید نیکل و سایر عناصر جایگزین کرد، هزینه ساخت باتری‌ها به مراتب کمتر خواهد شد.

-: گجت نیوز