ناسا و نوع جدیدی از باتری‌هایی برپایه لیتیوم
باتری‌ها، به عنوان قلب پویای الکترونیک، انقلابی تازه در صنعت وسایل الکترونیکی به نمایش گذاشته‌اند. اماحوزه‌های بحرانی نظیر خودروسازی و هواپیمایی، هنوز در حال رفع مشکلات امنیتی و پایداری باتری‌ها می‌باشد. در مقاله زیر با یکی از پروژه‌های مهم ناسا آشنا خواهید شد.
ناسا، با پروژه فوق‌العاده‌ای به نام SABERS (معماری باتری حالت جامد با قابلیت شارژدهی و ایمنی بیشتر)، در جهت تحقیق و توسعه باتری‌های نسل آینده قدم گذاشته است. هدف این پروژه، ساخت باتری‌هایی با قابلیت انتقال انرژی به مراتب بیشتر از باتری‌های لیتیوم یون موجود در دستگاه‌های الکترونیکی است. این باتری‌ها از ویژگی معماری جدید حالت جامد بهره می‌برند که آنها را نه تنها نازک‌تر و سبک‌تر از باتری‌های لیتیوم یون می‌سازد، بلکه قابلیت شارژدهی بسیار بیشتری نیز دارا هستند.
چرا باتری حالت جامد ؟
یکی از ابرقدرت‌های این باتری‌ها ایمنی بسیار بالا در برابر شرایط هوایی پر‌تنش و محیط‌های غیر قابل اشتعال است. با جایگزینی الکترولیت جامد به جای الکترولیت‌های مایع در باتری لیتیوم یون، این باتری‌ها به یک سطح ایمنی بیشتر دست یافته‌اند.
این تحولات نه تنها به بهبود عملکرد وسایل الکترونیکی در هواپیماها کمک خواهد کرد بلکه با توجه به وزن کمتر و قابلیت شارژدهی بیشتر، اقدام به کاهش مصرف انرژی و افزایش عمر مفید باتری‌ها خواهد نمود. به نظر می‌رسد که آینده‌ی انرژی در هواپیماها، با تشویق‌های ناسا و پروژه SABERS، به سمتی نوآورانه و ایمن خواهد رفت.
استفاده از باتری حالت جامد در پروژه SABERS نشان از پیشرفت فوق‌العاده در فناوری ذخیره انرژی دارد. این باتری با ترکیب منحصر به فردی از گوگرد و سلنیوم طراحی شده است که انرژی بهتری را ذخیره می‌کند. نسبت این دو عنصر به توازن مناسبی منجر شده و با تغییر نسبت استوکیومتری میان گوگرد و سلنیوم، این باتری قابلیت کاربرد در زمینه‌های مختلف را داراست.
کاتد این باتری از فناوری گرافن حفره‌ای استفاده می‌کند که توسط ناسا اختراع شده است. این کاتد به عنوان یک داربست الکترود بسیار سبک و رسانا عمل می‌کند. همچنین الکترولیت این باتری نیز یک الکترولیت جامد غیر قابل اشتعال است که ایمنی آن را در برابر محیط‌های پر‌تنش هوایی افزایش می‌دهد.
ساختار داخلی باتری SABERS با پیکربندی متراکم سری و پست سرهم، علاوه بر کاهش وزن کلی، تعداد اتصالات خنک کننده سل را به حداقل می‌رساند. استفاده از گوگرد به عنوان محصول جانبی صنایع تصفیه روغن، این باتری را به یک راه حل دوست‌دار محیط زیست تبدیل می‌کند.
گروه تحقیقاتی ناسا با تمرکز بر پنج فاکتور اصلی (ایمنی، چگالی انرژی، نرخ دشارژ، بسته بندی باتری و مقیاس پذیری) در حال آزمایش‌های مختلف است. این پروژه ممکن است به ایجاد استاندارد جدید در زمینه باتری‌های ایمن برای هواپیماهای پیشرانه الکتریکی منجر شود و در نهایت به ایجاد دوره جدیدی از ذخیره انرژی برای سفرهای هوایی آینده کمک نماید.
مقایسه باتری پروژه SABERS و سایر باتری ها
مقایسه باتری SABERS با سایر باتری‌ها نشان می‌دهد که این فناوری به واقعیت‌های موجود در جهان امروزی چالشی جدید ارائه می‌دهد. در زیر مقایسه‌ای بین ویژگی‌های باتری SABERS و سایر باتری‌ها ارائه شده است:
1. محدوده دمای کاری:
– SABERS: دارای محدوده دمای کاری 0 تا 150 درجه سانتیگراد که برای کاربردهای نظامی و پروازی بسیار مناسب است.
– سایر باتری‌ها: معمولاً محدوده دمای کاری محدودتری دارند و در دماهای بالا یا پایین عملکرد کاهش می‌یابد.
2. الکترولیت جامد:
– SABERS: الکترولیت جامد با ضخامت 1 تا 10 میکرومتر که حرکت یون‌های لیتیوم را ساده‌تر می‌کند.
– سایر باتری‌ها: بسیاری از باتری‌ها از الکترولیت‌های مایع استفاده می‌کنند که ممکن است در شرایط مختلف به عنوان یک محدودیت عمل کند.
3. چگالی انرژی:
– SABERS: به دست آوردن انرژی تقریباً 800Wh/kg، که بیش از دو برابر باتری‌های تجاری است.
– سایر باتری‌ها: چگالی انرژی معمولاً پایین‌تر است و در حدود 500Wh/kg قرار دارد.
با توجه به این مقایسه، باتری SABERS نه تنها در محدوده دمای کاری و الکترولیت جامد برتری دارد بلکه با چگالی انرژی بالا نیز به یک انتخاب مناسب برای کاربردهای نظامی و پروازی تبدیل شده است. این پیشرفت‌ها به نمایش گذاشته‌اند که ناسا با استفاده از تکنولوژی SABERS قصد دارد به ساخت باتری‌هایی با عملکرد بی‌نظیر و ایمنی بالا برای هواپیماهای پیشرانه الکتریکی بپردازد.