بهترین راه برای بهبود شارژدهی گوشی؟ استفاده از نمک در باتری!

باتری‌های لیتیوم-یون علاوه‌بر گوشی‌، تبلت یا لپ تاپ، در خودرو‌های الکتریکی نیز حضور دارند و پیش‌بینی می‌شود که فروش وسایل نقلیه‌ی برقی تا سال ۲۰۳۰ به دو برابر افزایش یابد. از طرفی تأمین مواد اولیه‌ی این باتری‌ها با چالش و کمبود مواجه خواهد شد. تحقیقات اخیر نشان می‌دهند که گونه‌ای سنگ نمک می‌تواند جایگزین فلزات کمیاب نیکل و کبالت در باتری‌ها شود.

جمعی از محققان دانشگاه‌ها و آزمایشگاه‌های وزارت انرژی ایالات متحده که به «کنسرسیوم DRX» شناخته می‌شوند، در حال تلاش برای تجاری‌سازی سنگ نمک با بلور نامنظم (DRX) به‌عنوان کاتد باتری هستند. نتایج محاسبات نشان می‌دهند که DRX می‌تواند ماده‌ی ایدئالی برای کاتد باشد. این پروژه در صورت موفقیت منجر به کاهش مقدار نیکل و کبالت یا حذف آن‌ها از ساختار باتری لیتیوم-یون خواهد شد.

طبق اعلام IEEE، نیکل در سال ۲۰۲۷ به عنصری بسیار نادر تبدیل خواهد شد. در همین حال، نیمی از کبالت جهان از جمهوری دموکراتیک کنگو به دست می‌آید، جایی که استخراج این فلز با مسائل محیط‌زیستی و حقوق بشری زیادی همراه است.

مزیت DRX در ساختار مکعبی آن است که باعث می‌شود تعداد بیشتری از یون‌های لیتیوم را جذب کند. برآوردها تا سه برابر چگالی انرژی بیشتر را تخمین زده‌اند.

در باتری‌های لیتیوم-یون، کاتد‌ از اکسید لیتیوم با لایه‌هایی از کبالت و نیکل ساخته‌شده‌ است. یون‌ها در DRX می‌توانند در سه بعد حرکت کنند، در حالی که کاتد‌های لایه‌ای این حرکت را به دو بعد محدود می‌کنند. همین موضوع باعث می‌شود کاتد‌های DRX به کبالت که برای افزودن پایداری استفاده می‌شود نیازی نداشته باشند. ترکیبات اولیه‌ی DRX از فلزات دیگری مانند منگنز یا تیتانیوم که ارزانتر و فراوان‌تر هستند، بهره می‌برند.

پیشنهاد استفاده از نمک، مانند تمام پیشنهادهای دیگر در حوزه‌ی باتری، راهکاری جادویی نیست. باتری‌های آزمایشی با کاتد DRX چگالی انرژی مطلوبی دارند؛ اما مسئله‌ی دیگری وجود دارد که طول عمر باتری را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

هنگامی که باتری‌ها شارژ و تخلیه می‌شوند، کاتد و آند تنش‌های فیزیکی را تجربه می‌کنند که در نهایت باعث تجزیه‌ شدن آن‌ها و کاهش ظرفیت باتری می‌شود. در حال حاضر، DRX سریع‌تر تجزیه می‌شود و تعویض باتری در خودروهای برقی پروسه‌ی هزینه‌بر و پیچیده‌ای است و ممکن است بر قیمت خودرو برقی نیز تأثیرگذار باشد. گفته می‌شود باتری‌های DRX در عرض حداکثر پنج سال آینده برای آزمایش در وسایل نقلیه‌ی برقی آماده خواهند شد.