به نقل از «عصر ایران»

تحول صنعت باتری با کشف طرح‌های جدید الکترولیت جامد

تاریخ انتشار: ۱۴ آبان ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۰۳۶۱۹۵

به تازگی دانشمندان یک الکترولیت جامد جدید مبتنی بر کلرید برای باتری‌های حالت جامد (لیتیومی) ساخته‌اند. این کشف که نوید رسانایی یونی بالا و ایمنی بیشتر با هزینه کمتر را می‌دهد، گامی مهم در فناوری ساخت و تولید باتری و نیز تجاری ‌سازی آن به‌شمار می‌رود.

به گزارش ایسنا، دانشمندان به سرپرستی پروفسور Kang Kisuk از مرکز تحقیقات نانوذرات در موسسه علوم پایه(IBS)، از پیشرفت بزرگی در نسل بعدی باتری‌های حالت جامد خبر دادند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

آن‌ها یک الکترولیت جامد جدید مبتنی بر کلرید با رسانایی یونی استثنایی کشف کرده‌اند که پیش بینی می‌شود با چنین کشفی امکان ساخت باتری‌های کارآمدتر نیز میسر شود.

لزوم نیاز به الکترولیت‌های جامد

یک نگرانی مبرم در مورد باتری‌های تجاری فعلی، وابستگی آن‌ها به الکترولیت‌های مایع است که منجر به اشتعال پذیری و خطر انفجار می‌شود. بنابراین، توسعه الکترولیت‌های جامد غیر قابل احتراق برای پیشرفت فناوری باتری‌های حالت جامد (لیتیومی) از اهمیت زیادی برخوردار است.  

با توجه به تغییر و حرکت جهان به سوی حمل و نقل پایدار، امروزه شاهد اهمیت و کاربرد بیش از پیش وسایل نقلیه الکتریکی در جهان هستیم. در این راستا، تحقیقات در مورد اجزای اصلی باتری‌های ثانویه (قابل شارژ)، به ویژه باتری‌های حالت جامد، به موضوعی مهم در دنیا تبدیل شده است.

آرایش یون‌های فلزی (در این مورد ایتریم/ yttrium) در داخل هر لایه بر هدایت یونی تاثیر می‌گذارد. برای اطمینان از حرکت بدون مانع یون‌های لیتیوم، تعداد یون‌های فلزی که مکان‌های موجود در هر لایه را اشغال می‌کنند باید کمتر از ۰.۴۴۴ باشد.

علاوه بر این، برای ایجاد یک مسیر به اندازه کافی گسترده برای یون‌های لیتیوم در هر لایه، اشغال یون‌های فلزی باید بیش از ۰.۱۶۷ باشد. بنابراین، دستیابی به اشغال یون‌های فلزی بین ۰.۱۶۷ و ۰.۴۴۴ در هر لایه منجر به یک لایه رسانا با هدایت (رسانایی) یونی بالا می‌شود.

به منظور کاربردی ساختن باتری‌های حالت جامد برای استفاده از آن‌ها در کاربردهای روزانه، توسعه مواد با رسانایی یونی بالا، پایداری شیمیایی و الکتروشیمیایی قوی و نیز انعطاف‌پذیری ماشینی (مکانیکی)، از امور بسیار مهمی هستند.

در تحقیقات پیشین، دانشمندان با موفقیت به الکترولیت‌های جامد مبتنی بر سولفید و اکسید با رسانایی یونی بالا دست یافته بودند، اما هیچ یک از این مواد به طور کامل شامل تمام این الزامات و ویژگی‌ها برای دستیابی به باتری‌های حالت جامد و استفاده آن‌ها در مصارف روزانه نبودند.

پیشرفت در الکترولیت‌های جامد مبتنی بر کلرید

در گذشته، دانشمندان الکترولیت‌های جامد مبتنی بر کلرید را که به‌خاطر هدایت (رسانایی) یونی برتر، انعطاف‌پذیری مکانیکی و پایداری در ولتاژ بالا شناخته می‌شوند، کشف کرده‌اند.

این ویژگی‌ها باعث شد برخی گمان کنند که باتری‌های مبتنی بر کلرید گزینه مناسبی برای باتری‌های حالت جامد هستند. با این حال، این امیدها به سرعت از بین رفت، زیرا باتری‌های کلرید به دلیل وابستگی زیاد به فلزات کمیاب خاکی گران قیمت، از جمله عناصر ایتریوم(yttrium)، اسکاندیم(scandium) و لانتانید(lanthanide)، به‌عنوان اجزای ثانویه غیرکاربری شناخته شدند.

برای رفع این نگرانی‌ها، تیم تحقیقاتی IBS توزیع یون‌های فلزی در الکترولیت‌های کلرید را بررسی کردند. در نتیجه، آن‌ها پی بردند که تنوع آرایش یون‌های فلزی در ساختار، دلیل اصلی در رسانایی یونی پایین درالکترولیت‌های کلرید تریگونال شده است.

آن‌ها ابتدا این نظریه را بر روی لیتیوم ایتریم کلرید ( lithium yttrium chloride)، یک ترکیب متداول کلرید فلز لیتیوم، آزمایش کردند. آن‌ها مشاهده کردند که هنگامی که یون‌های فلزی در نزدیکی مسیر یون‌های لیتیوم قرار می‌گیرند، نیروهای الکترواستاتیک باعث ایجاد انسداد در حرکت آن‌ها می‌شدند.

و به‌‍طور عکس، اگر اشغال یون‌های فلزی خیلی کم بود، مسیر یون‌های لیتیوم بسیار باریک می‌شد و حرکت آن‌ها را مختل می‌کرد.

با تکیه بر این بینش، تیم تحقیقاتی استراتژی‌هایی را برای طراحی الکترولیت‌ها به گونه‌ای معرفی کرد که این عوامل متضاد را کاهش دهد و در نهایت منجر به توسعه موفقیت‌آمیز یک الکترولیت جامد با رسانایی یونی بالا شود.

این گروه با ایجاد یک باتری حالت جامد (لیتیومی) فلز کلرید بر پایه زیرکونیوم ( zirconium) که به مراتب به صرفه تر و ارزان تر از انواعی است که از فلزات خاکی کمیاب استفاده می‌کنند، این استراتژی را با موفقیت عملی ساختند.

در واقع، این کشف اولین موردی است که اهمیت آرایش یون‌های فلزی بر رسانایی یونی یک ماده را نشان‌ می‌دهد.

کانال عصر ایران در تلگرام

منبع: عصر ایران

کلیدواژه: باتری جامد باتری های حالت جامد الکترولیت های جامد الکترولیت جامد یون های لیتیوم الکترولیت ها یون های فلزی

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.asriran.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «عصر ایران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۰۳۶۱۹۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

نگاهی به چالش تاکسی های برقی برای مالکان| در صورت تصادف تاکسی های برقی، عملکرد بیمه باید چگونه باشد؟

تین نیوز

همزمان با آغاز فروش اقساطی تاکسی های برقی کرمان موتور، چالش خرید، بیمه، شارژ، بازیافت، گارانتی، بازیافت، تعمیر و نگهداری بیشتر از گذشته پر رنگ شده و وزارت صمت حاضر به مدیریت این چالش ها نیست.

به گزارش تین نیوز به نقل از بازار، به تازگی فروش اقساطی تاکسی های برقی کرمان موتور آغاز شده؛ این موضوع هیجان «برقی سازی» در پایتخت را بیشتر از گذشته کرده است. گذار از تاکسی های بنزینی و حرکت به سمت وسایل نقلیه عمومی برقی نیازمند توجه به نکاتی است که رانندگان و اپراتورهای تاکسی را نگران خواهد کرد. به بیانی بهتر، این نگرانی ناشی از فقدان شناخت و آگاهی نسبت به تکنولوژی جدید و عدم اشاعه اطلاعات موثق توسط دولت و شهرداری است. مزید اطلاع متولیان حمل و نقل باید گفت که نگرانی های مذکور شامل هزینه های اولیه خرید، زیرساخت شارژ، تعمیر و نگهداری، تخصص برای تعمیرات، پیچیدگی های بیمه، کالیبراسیون و سناریوهای پایان عمر (بازیافت) خودروهای برقی است. در ادامه به بررسی این نگرانی ها و چالش های احتمالی تاکسیرانان با خودروهای برقی خواهیم پرداخت؛

هزینه بسیار زیاد خرید

خودروهای برقی معمولاً قیمت اولیه خرید بالاتری نسبت به رقبای بنزینی خود دارند؛ هزینه خرید یک خودروی برقی مجهز به یک باتری با ظرفیت بالا (جهت پیمایش بیشتر با یک بار شارژ) بسیار هنگفت است. چالش قیمت خرید خودرو برقی مانع جدی عدم توسعه این محصولات در سایه نبود مشوق های دولتی است، متاسفانه تاکنون وزارت صمت و شهرداری شفاف سازی در مورد مشوق های دولتی انجام ندادند.

نگرانی از زیرساخت های شارژ

دسترسی به ایستگاه های شارژ و سهولت شارژ خودروهای برقی معضل جدی ناوگان تاکسیرانی است، بررسی های خبرنگار «بازار» بیانگر آن است که زیرساخت های فعلی شارژ در پایتخت نمی تواند به طور کامل نیاز تاکسی های برقی را پشتیبانی کند. زیرا برای خودروهای ناوگان حمل و نقل عمومی باید ایستگاه های اختصاصی در کنار شارژرهای عمومی ایجاد شود.

هزینه نگهداری و تعمیرات

متاسفانه هزینه نگهداری و تعمیرات تاکسی های برقی در کشور مشخص نیست، فقدان تخصص خدمات پس از فروش یا تعمیرکاران متخصص جهت ارائه خدمات فنی به این خودروها، مساله تعمیرات را پیچیده تر می کند. بزودی فقدان نیروی متخصص و قابل اعتماد برای باتری خودروهای برقی در صورت بروز تصادف تاکسی ها، منجربه چالش جدید تاکسیرانی و مالکان خواهد شد. در اینجا از متولیان حمل و نقل باید سوال کرد که برای تعمیرگاه های مخصوص خودروهای برقی ممیزی خاصی در نظر گرفته شده است؟ لازم به ذکر است که تعمیر تاکسی آسیب دیده، حتی به صورت جزئی منجربه ضرر و زیان قابل توجه تاکسی داران می شود.

بیمه، تصادف و تعمیر باتری

بیمه خودروهای برقی به دلیل هزینه تعویض باتری ها و عدم دسترسی به گزینه های متنوع در سطح شهر می تواند بسیار زیاد باشد. بر اساس تجربه کشورهای اروپایی در بسیاری از موارد، حتی اگر باتری خودرو در تصادفات آسیب جزئی دیده باشد، به راحتی نمی توان ارزیابی هزینه های تعمیرات را انجام داد. در کشورهای توسعه یافته در صورت تصادف خودروهای برقی معمولا حق بیمه افزایش یا خودرو از رده خارج می شود، آیا شرکت های بیمه یا متولیان حمل و نقل در کشور چنین شرایطی پیش بینی و فراهم کردند.

زمان شارژ

زمان شارژ بسته به ظرفیت باتری و تکنولوژی شارژ خودرو متفاوت است، در حالی که شارژرهای سریع می توانند زمان شارژ را به میزان قابل توجهی کاهش دهند، اما همیشه در دسترس نیستند. شارژرهای معمولی نیز به چند ساعت زمان جهت شارژ کامل باتری نیاز دارند، بنابراین استفاده از شارژرهای معمولی برای تاکسیرانی صرفه اقتصادی نخواهد داشت.

تنظیم ساعت کاری جدید رانندگان

رانندگان تاکسی های برقی باید مسیرها و ترددهای خود را بر اساس دسترسی به ایستگاه های شارژ برنامه ریزی کنند، این مساله می تواند روز کاری تاکسرانان را پیچیده کند. بنابراین تعدیل زمان و برنامه تغییر قابل توجهی در عملکرد تاکسیرانان ایجاد خواهد کرد. این مساله نیازمند برنامه ریزی جدید از سوی تاکسیرانی و تنظیم ساعت کاری رانندگان خودروهای برقی ناوگان حمل و نقل عمومی است.

پایان عمر (بازیافت)

نگرانی های عدیده ای در مورد پایان عمر و بازیافت تاکسی های برقی به ویژه برای باتری این محصولات وجود دارد، تعویض باتری برای مالکان خودروهای برقی و بازیافت آن برای متولیان هزینه قابل توجهی دارد. تاکنون زیرساخت بازیافت باتری های لیتیومی در کشور راه اندازی نشده است، بنابراین نیاز است که هرچه سریعتر برنامه ای برای استفاده مجدد از باتری خودروهای برقی به عنوان ذخیره سازها تدوین و اعلام شود.

گارانتی و شرایط ابطال

گارانتی تاکسی های برقی می تواند اطمینان خاطری در مورد عمر باتری و عملکرد آن به مالکان این نوع وسایل نقلیه ارائه دهد. ولی ضمانت نامه ها همیشه شرایط سختگیرانه ای برای رعایت دارند که در صورت عدم توجه به آن، گارانتی خودروهای برقی باطل می شود. به عنوان مثال اهمیت روش به روز رسانی نرم افزارها، استفاده از لاستیک های استاندارد و شیوه شارژ می تواند در تداوم یا ابطال گارانتی موثر باشد. هرچند که گارانتی خودروهای برقی براساس تکنولوژی به کار رفته در آن ها متفاوت است، اما معمولا عمر باتری یا کیلومتر پیمایش معیار اصلی ارائه خدمات گارانتی است.

مدیریت ریسک به عهده کیست؟

خودروهای برقی به عنوان تکنولوژی جدید وارد چرخه حمل و نقل کشور شدند، این تکنولوژی فاکتورهای نامشخصی را ایجاد که منجربه تعدد ریسک برای مصرف کنندگان خواهد شد. پیشتر به تعدادی از ریسک های خودروهای برقی در ناوگان حمل و نقل عمومی اشاره کردیم. در اینجا از وزارت صمت، شهرداری و تاکسیرانی باید سوال کرد که مدیریت این ریسک ها به عهده کیست؟ هر کدام از ارگان های مذکور حاضر به پذیریش و مدیریت کدام ریسک هستند؟

بسیاری از کارشناسان صنعت خودرو معتقد هستند که برنامه برقی سازی چرا پیش از تدوین سیاست گذاری در حال اجرا است؟ در کشورهای پیشرفته پیش از ورود یک تکنولوژی به بازار، سیاست ها و برنامه های استفاده از آن تدوین سپس عرضه به مشتریان آغاز می شود. اما در کشور ظاهرا وزارت صمت برنامه برقی سازی حمل و نقل را به شیوه منسوخ شده «صحیح و خطا» دنبال می کند. این شیوه نه تنها برای مصرف کننده بلکه به خودروسازان نیز هزینه های هنگفتی تحمیل می کند.

آخرین اخبار حمل و نقل را در پربیننده ترین شبکه خبری این حوزه بخوانید