دانشمند ایرانی در دانشگاه فنی دانمارک باتری مبتنی بر سیلیکات سنگی توسعه داد
پژوهشگران ماده جدیدی بر پایه سیلیکات‌های سنگی را کشف کرده‌اند که می‌تواند در آینده جایگزین لیتیوم در باتری‌های خودرو‌های الک‌تریکی شود.
این ماده می‌تواند پایه‌گذاری انواع جدیدی از دستگاه‌های ذخیره انرژی را امکان‌پذیر سازد که مقرون‌به‌صرفه‌تر و غیر‌حساس به رطوبت خواهند بود.
به گفته محققان، این سیلیکات‌های سنگی در سنگ‌های معمولی که در همه جا یافت می‌شوند، قابل استخراج هستند.
محمد خوش‌کلام، پژوهشگر دانشگاه فنی دانمارک، دریافت که مواد مبتنی بر سیلیکات‌های سنگی می‌توانند برای یک الک‌ترولیت حالت جامد مناسب عمل کنند.
سیلیکات‌های پتاسیم و سدیم، اجزای اصلی سیلیکات‌های سنگی و از فرا‌وان‌ترین مواد معدنی روی زمین هستند. به بیان خوش‌کلام، این ماده در دما‌های بالا می‌تواند یون‌ها را هدایت کند و به رطوبت نیز حساسیت ندارد.
پتانسیل سیلیکات پتاسیم به عنوان الک‌ترولیت حالت جامد
محمد خوش‌کلام می‌گوید پتانسیل سیلیکات پتاسیم به عنوان یک الک‌ترولیت حالت جامد از دیرباز شناخته شده بود، اما به نظر من به دلیل چالش‌هایی که با وزن و اندازه یون‌های پتاسیم وجود دارد، نادیده گرفته شده است. زیرا این یون‌ها بزرگ‌تر هستند و در نتیجه کند‌تر حرکت می‌کنند.
به گفته پژوهشگران، این سیلیکات‌های سنگی را می‌توان در سنگ‌های معمولی که در سواحل یا باغ‌ها مشاهده می‌شوند، یافت.
مزیت قابل توجه این ماده نو، عدم حساسیت آن به هوا و رطوبت است. این ویژگی امکان قالب‌گیری آن در یک لایه نازک کاغذی در باتری را فراهم می‌کند.
این ماده ارزان‌قیمت و سازگار با محیط زیست از سیلیکات قابل استخراج است و پتانسیل دارد در طیف وسیعی از کاربرد‌ها به کار رود.
اما یون‌های موجود در الک‌ترولیت‌های مایع مبتنی بر لیتیوم یا الک‌ترولیت‌های حالت جامد، در مقایسه با یون‌های موجود در سیلیکات‌های سنگی، سریع‌تر حرکت می‌کنند. دلیل آن این است که سیلیکات‌های سنگی بزرگ‌تر و سنگین‌تر هستند.
روش جدید برای حرکت سریع‌تر یون‌ها در سیلیکات سنگی
با این حال، خوش‌کلام راهی را کشف کرد که یون‌ها را قادر می‌سازد در سیلیکات‌های سنگی سریع‌تر از الک‌ترولیت‌های مبتنی بر لیتیوم حرکت کنند.
وی گفت اولین سنجش با یک قطعه باتری نشان داد که این ماده به عنوان یک الک‌ترولیت حالت جامد رسانایی بسیار خوبی دارد. من نمی‌توانم نحوه گسترش مواد را فاش کنم، چون دستور و روش آن اکنون به عنوان اختراع ثبت شده است.
الک‌ترولیت حالت جامد با بهره‌گیری از سیلیکات پتاسیم ساخته شده است
خوش‌کلام یک الک‌ترولیت حالت جامد که ماده‌ای نازک به اندازه کاغذ است و بین آند و کاتد یک سلول باتری قرار می‌گیرد، ساخت. این کار با تهیه پودری بر پایه سیلیکات پتاسیم و ترکیب آن با یک چسب و حلال انجام شد. سپس محلول مایع در یک غلتک ریخته شد تا مواد در یک لایه نازک پخش شوند.
این ماده به صورت نوار‌های نازک سفید قالب‌گیری می‌شود و در یک خوشه نواری با ظرفیت تولید تا ۱۰ متر مواد نواری در هر بار خشک می‌شود. سپس الک‌ترولیت حالت جامد به یک جعبه منتقل می‌شود، جایی که به همراه آند و کاتد در یک سلول باتری حالت جامد مونتاژ می‌شود.
تا این لحظه راه درازی در پیش است، چون باتری‌های حالت جامد مبتنی بر سیلیکات‌های پتاسیم و سدیم سطح آمادگی فناوری پایینی دارند.
پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند که امکان ادغام این باتری‌ها در خودرو‌های الک‌تریکی حداقل ۱۰ سال زمان خواهد برد.
این یک فناوری پرخطر تلقی می‌شود که در آن شانس موفقیت تجاری کم و چالش‌های فنی زیاد است.
خوش‌کلام در پایان گفت ما نشان دادیم که می‌توانیم ماده‌ای برای یک الک‌ترولیت حالت جامد بیابیم که ارزان، کارآمد، سازگار با محیط زیست و مقیاس‌پذیر باشد و حتی بهتر از الک‌ترولیت‌های مبتنی بر لیتیوم حالت جامد عمل کند.