دست‌یابی به دانش بومی باتری لیتیومی با الکترولیت جامد

به گزارش روابط‌عمومی بنیاد ملی علم ایران (INSF)، صنعت باتری، با توجه به تلاش بشر برای استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، روزبه‌روز در حال پیشرفت و توسعه است و در این میان، محققان سعی می‌کنند با افزایش کارایی و طول عمر باتری‌ها به حفظ محیط‌زیست کمک کنند. بنیاد ملی علم ایران هم از طرح‌های تحقیقاتی در این زمینه حمایت می‌کند.

«بررسی تأثیر دوپانت نئودیمیم بر عملکرد الکترولیت جامد گارنت (LLZO) برای باتری‌های لیتیومی» عنوان طرح پژوهشی محمد گل‌محمد استادیار پژوهشگاه نیرو است که این طرح، با حمایت بنیاد ملی علم ایران انجام شده است.

گل‌محمد با مدرک دکتری تخصصی -مهندسی مواد سرامیک درباره این طرح توضیح داد: مسلماً با گسترش صنایع، تقاضا و مصرف انرژی نیز گسترش پیدا کرده است و البته درصد عمده‌ای از انرژی مورد نیاز ما از سوخت‌های فسیلی تأمین می‌شود. این منابع انرژی دارای مشکلاتی از قبیل کاهش منابع سوخت‌های فسیلی و مشکلات زیست‌محیطی هستند به همین دلیل، یافتن منابع جدید انرژی امری ضروری است.

وی اضافه کرد: بر همین اساس، نیاز به استفاده از سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی مثل باتری‌ها بیش از قبل وجود دارد که در این میان، باتری‌های لیتیومی یا لیتیوم یون (LIB) یکی از گزینه‌های امیدوارکننده برای برنامه‌های آینده است؛ چرا که این نوع از باتری‌ها، یکی از معروفترین سیستم‌های ذخیره انرژی محسوب می‌شوند که به طور گسترده در خودروهای الکتریکی و هیبریدی، دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل نظیر تلفن‌های هوشمند و لپتاپ‌ها و صنایع مختلفی چون صنعت برق و انرژی کاربرد دارند.

گل‌محمد درباره مزایای باتری‌های لیتیوم یونی گفت: از مهمترین مزایای این باتری‌ها می‌توان به قابلیت شارژ سریع، ولتاژ و دانسیته انرژی بالا، سبکی و کم حجم بودن و عمر نسبتاً طولانی اشاره کرد. این مزایای کم نظیر سبب شده تا باتری‌های لیتیومی یکی از گزینه‌های اصلی جهت ذخیره‌سازی انرژی در شبکه‌های عظیم باشند.

وی تصریح کرد: از آنجا که یکی از معضلات امروزه بشر، تأمین انرژی‌های پاک و استفاده از جایگزینی مناسب برای سوخت‌های فسیلی است؛ این تحقیق درباره باتری‌ها، تا حد زیادی راهگشا بوده است. چرا که؛ سوخت‌های فسیلی به دلیل محدودیت‌های ذاتی و ایجاد مشکلات زیست‌محیطی جوابگوی نیاز انرژی جهان نیستند و نیاز به منابع تجدیدپذیر انرژی، نیازی اساسی است.

وی در ادامه بیان کرد: همچنین، یکی از معضلات موجود پیش روی گسترش خودروهای برقی و ذخیره‌سازی به‌صرفه، باتری است. باتری‌های لیتیومی در مقایسه با سایر باتری‌های قابل شارژ، دارای بالاترین دانسیته انرژی و پایداری هستند اما برای حل معضلات موجود در این باتری‌ها، تلاش‌های گسترده‌ای صورت گرفته که نتیجه یکی از این تلاش‌ها، استفاده از الکترولیت‌های جامد به جای الکترولیت‌های مایع معمول است.

گل‌محمد درباره مزایای استفاده از الکترولیت جامد گفت: عدم اشتعال، افزایش پایداری و ایمنی الکترولیت‌های معدنی، عدم وجود نشتی و آلودگی، مقاومت بهتر دربرابر ضربه و ارتعاش، مقاومت در برابر نوسانات دما و فشار، طراحی مجدد و معیارهای ایمنی از مزایای استفاده از این ماده است.

وی اضافه کرد: محققان ایران نیز در حوزه خودروهای برقی و همچنین ادوات و تجهیزات الکترونیکی فعالیت‌های مختلفی انجام داده‌اند اما حرکت تولیدکنندگان باتری و خودروهای برقی به سمت باتری‌های لیتیومی نوین با الکترولیت جامد، در کشور همچنان مغفول مانده است.

این محقق و پژوهشگر افزود: با توجه به پتانسیل نسبتاً خوبی که در کشور وجود دارد و همچنین مواد اولیه قابل دسترس، در صورت ایجاد دانش فنی و حمایت نهادهای مختلف، امکان ساخت باتری‌های الکترولیت جامد با دانسیته انرژی و ظرفیت بالاتر فراهم می‌شود. استفاده از این نوع باتری‌ها، امکان صرفه‌جویی ارزی فراوانی را برای کشور فراهم می‌کند.

گل‌محمد در پایان خاطر نشان کرد: با توجه به شرایط اقتصادی، افزایش قیمت دلار و روند افزایشی قیمت مواد اولیه، تأمین این مواد برای طرح پژوهشی دشوار شد. همچنین افزایش نرخ تورم، خرید، تعمیر و تأمین تجهیزات آزمایشگاهی را سخت‌تر کرد اما با همه این مشکلات توانستم طرح را به پایان رسانده و ۴ مقاله درباره این طرح نیز ارائه کنم.