توسعه باتری‌هایی از جنس پتاسیم توسط آمریکا

به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ زندگی انسان‌های امروزی تا حد زیادی باتری‌ها وابسته شده است و برای استفاده از هر وسیله‌ای مانند تلفن هوشمند یا خودروهای الکتریکی به آن نیاز دارند. از طرفی با وجود این که فناوری باتری‌ها به کندی پیشرفته می‌کند، تقاضا برای دستیابی به نمونه‌های ایمن، کارآمدتر و قدرتمندتر روزبه‌روز بیشتر می‌شود.

محققان موسسه پلی تکنیک رنسلیر آمریکا به تازگی نشان دادند می‌توان نوعی باتری‌های فلزی ایجاد کرد که کارایی آن مشابه باتری‌های لیتیوم یونی باشد. این باتری از جنس پتاسیم است. ماده‌ای از لیتیوم کم‌هزینه‌تر بوده و به فراوانی در طبیعت یافت می‌شود.

باتری‌ها از الکترود با نام‌های کاتد و آند تشکیل می‌شوند که در دو انتهای آن قرار گرفته است. در باتری لیتیوم یونی کاتد از جنس اکسید لیتیوم کبالت و آند از گرافیت ساخته شده است. در هنگام شارژ و دشارژ این نوع باتری یون‌های لیتیوم به صورت پیوسته میان 2 الکترود نام برده جابه‌جا می‌شوند.

محققان شرح دادند اگر اکسید لیتیوم کبالت در کاتد با پتاسیم جابه‌جا شود، کارایی باتری کاهش پیدا می‌کند؛ زیرا عنصری سنگین‌تر است؛ اما آن‌ها در عوض پتاسیم را جایگزین  گرافیت کردند. این اقدام باعث شد تا کارایی باتری افزایش پیدا کند.

با وجود پیشرفت یاد شده محققان ذکر کردند باتری‌های فلزی با چالش جمع شدن رسوبات دندریت (dendrites)روی آند مواجه هستند. دندریت به دلیل رسوب غیر همسان پتاسیم بر اثر شارژ و دشارژ به وجود آمده و به مرور زمان سطح الکترود را اشغال می‌کند. اگر حجم این رسوبات زیاد شده، شکاف میان الکترودها از بین رفته و اتصال کوتاه در باتری رخ خواهد داد.

محققان برای رفع این مشکل از شارژ و تخلیه باتری به میزان نسبتاً زیاد بهره گرفتند. در نتیجه موفق شدند دمای داخلی باتری را کنترل کرده و کاری کنند تا آند به صورت خودکار دندریت‌ها را از بین ببرد.

محققان برای درک بهتر فرآیند حذف دن دندریت‌ها شرح دادند، می‌توان به اتفاقی که برای تپه‌های برفی ایجاد شده بر اثر طوفان می‌افتد اشاره کرد. پس از طوفان باد و خورشید به حرکت دانه‌های برف کمک کرده و در نهایت تپه برفی را صاف می‌کند.

پژوهشگران شرح دادند بر اساس ایده بالا کاربران نهایی باید در زمانی که از باتری استفاده نمی‌کنند، گرمای آن را به واسطه یک سیستم مدیریت باتری، کنترل کرده و دندریت‌ها را از بین ببرند. از طرفی باتری‌های پتاسیمی به گرمای کمتری برای انجام فرایند مذکور نیاز دارند.