ساخت باتری از سنگ توسط دانشمند ایرانی

محققان ماده جدیدی بر پایه سیلیکات های سنگی کشف کرده اند که می تواند در آینده جایگزین لیتیوم در باتری های خودروهای الکتریکی شود.

به گزارش سرگرمی روز، این ماده می تواند به توسعه انواع جدیدی از دستگاه های ذخیره انرژی کمک کند که می توانند مقرون به صرفه تر و غیر حساس به رطوبت باشند.

به گفته محققان، این سیلیکات های سنگی را می توان در سنگ های معمولی که در همه جا یافت می شود، یافت.

محمد خوشکلام، محقق دانشگاه فنی دانمارک دریافت که مواد مبتنی بر سیلیکات سنگ می توانند برای یک الکترولیت حالت جامد مناسب باشند.

سیلیکات های پتاسیم و سدیم اجزای تشکیل دهنده سنگ های سیلیکات هستند و از رایج ترین کانی های روی زمین هستند. به گزارش خوش کلام، این ماده در دمای بالا می تواند یون ها را هدایت کند و به رطوبت حساس نیست.

پتانسیل سیلیکات پتاسیم به عنوان یک الکترولیت حالت جامد

محمد هوشکلم می گوید: «پتانسیل سیلیکات پتاسیم به عنوان یک الکترولیت حالت جامد مدت هاست که شناخته شده است، اما به نظر من به دلیل چالش هایی که با وزن و اندازه یون های پتاسیم وجود دارد، نادیده گرفته شده است. زیرا این یون ها بزرگ هستند و در نتیجه کندتر حرکت می کنند.

به گفته محققان، این سیلیکات‌های سنگی را می‌توان در سنگ‌های معمولی که در سواحل یا باغ‌ها می‌بینیم، یافت.

مزیت اساسی این ماده جدید عدم حساسیت آن به هوا و رطوبت است. این ویژگی به آن اجازه می دهد تا در یک لایه نازک کاغذ در باتری قالب گیری شود.

این ماده ارزان قیمت و سازگار با محیط زیست را می توان از سیلیکات به دست آورد و پتانسیل استفاده در طیف گسترده ای از کاربردها را دارد.

اما یون‌های موجود در الکترولیت‌های مایع مبتنی بر لیتیوم یا الکترولیت‌های حالت جامد، سریع‌تر از یون‌های موجود در سیلیکات‌های سنگی حرکت می‌کنند. این به این دلیل است که سنگ های سیلیکات بزرگتر و سنگین تر هستند.

روشی جدید برای حرکت سریعتر یون در سنگ سیلیکات

با این حال، خوشکلم راهی را کشف کرد که به یون‌ها اجازه می‌دهد در سیلیکات‌های سنگ سریع‌تر از الکترولیت‌های مبتنی بر لیتیوم حرکت کنند.

وی گفت: اولین آزمایش با قطعه باتری نشان داد که این ماده به عنوان یک الکترولیت حالت جامد رسانایی بسیار خوبی دارد. من نمی توانم نحوه تولید مواد تشکیل دهنده را فاش کنم زیرا دستور العمل و روش قبلاً ثبت شده است.

الکترولیت حالت جامد با استفاده از سیلیکات پتاسیم ساخته می شود

خوشکلام یک الکترولیت حالت جامد ایجاد کرد، ماده ای نازک به اندازه کاغذ که بین آند و کاتد باتری قرار می گیرد. این امر با ساخت پودری بر پایه سیلیکات پتاسیم و ترکیب آن با یک چسب و یک حلال به دست آمد. سپس محلول مایع داخل غلتکی ریخته می شود که مواد را در یک لایه نازک پخش می کند.

این ماده به صورت نوارهای نازک سفید در می آید و در یک خوشه نواری با ظرفیت تولید تا 10 متر مواد نواری در یک زمان خشک می شود. سپس الکترولیت حالت جامد به جعبه ای منتقل می شود که در آنجا همراه با آند و کاتد در یک سلول باتری حالت جامد مونتاژ می شود.

هنوز راه درازی در پیش است، زیرا باتری‌های حالت جامد مبتنی بر سیلیکات‌های پتاسیم و سدیم از آمادگی فنی پایینی برخوردار هستند.

محققان پیش‌بینی می‌کنند که ممکن است حداقل 10 سال طول بکشد تا این باتری‌ها در خودروهای الکتریکی ادغام شوند.

گفته می شود که این یک فناوری پرخطر است که در آن شانس موفقیت تجاری کم و چالش های فنی بسیار زیاد است.

خوشکلام در پایان گفت: ما نشان داده ایم که می توانیم یک ماده الکترولیت حالت جامد را پیدا کنیم که ارزان، کارآمد، سازگار با محیط زیست، مقیاس پذیر و حتی بهتر از الکترولیت های مبتنی بر لیتیوم حالت جامد باشد.