پیشرفت‌های مهم صنعت باتری در سال 2017

پیشرفت‌های مهم صنعت باتری در سال 2017

دوشنبه، ۲۷ آذر ۱۳۹۶ ۱۷:۲۱
  ۱۱ عکس    

باتری ها اتاق انرژی اغلب دستگاه های دنیای مدرن هستند، از اسمارت فون ها و لپ تاپ ها گرفته تا اسکوترهای جدید و ناوگان نوظهور کامیون های خودکار. بنابراین به پیشرفت تکنولوژی باتری ها باید توجه زیادی شود و سال 2017 شاهد پیشرفت های خوبی در این زمینه بوده است. در ادامه ی این مطلب از بهترین ها در زمین ما را همراهی کنید.


امنیت

شانس شکست باتری های لیتیوم-یون بسیار کم است اما با ازدیاد استفاده از آنها در زندگی روزمره، شانس اشتباه درآمدن موضوعی می تواند حقیقی باشد. شعله ور شدن اسمارت فون های سامسونگ و انفجار هاوربوردها تصادف هایی از این دست هستند.

باتری های امروزی اغلب با تراشه های تعبیه شده ارائه می شوند که ولتاژ، دما و شارژ آنها را ردیابی کرده و در صورت داغ کردن بیش از حد امکان هشدار را دارند. اما پژوهشگران همواره به دنبال راهی برای خنک نگه داشتن باتری ها هستند و یکی از این راه ها، جایگزینی الکترولیت قابل احتراق – مایع حامل یون ها – با ماده ای کمتر اشتعال پذیر می باشد.

در سال 2015 دانشمندان دانشگاه مریلند و آزمایشگاه پژوهشی ارتش ایالات متحده به یک دستورالعمل ایجاد الکترولیت آب نمک رسیدند که باتری های ایمن تری را برای محصولات بزرگ و کوچک وعده می داد. درحالیکه طراحی باتری آنها در معرض ریسک کمتر آتش سوزی قرار داشت، اما فقط ماکزیمم ولتاژ 3 ولت را دارا می باشد.

در سپتامبر سال جاری، پژوهشگران قادر به تقویت این ولتاژ به 4 ولت شدند و به این ترتیب این بسته می تواند ولتاژ کافی برای محصولات عادی مانند کامپیوترهای لپ تاپ داشته باشد. آنها به این دستاورد با توسعه ی یک پوشش پلیمر ژلی جدید دست یافته که می تواند به آند باتری اعمال شده و بهتر به دفع آب از سطح بپردازد. این گروه اکنون بر افزایش تعداد چرخه های عملکردی کامل باتری متمرکز هستند تا آن را از 100 به 500 یا بیشتر برسانند.

از دیگر شیوه های کاهش خطر آتش سوزی، تعبیه ی عقب انداز شعله در باتری است که در صورت گرمای بیش از حد بطور خودکار راه اندازی می شود. می توان آن را به منزله ی یک کپسول آتش نشانی داخلی در نظر گرفت. پژوهشگران سال ها به دنبال اجرایی ساختن این ایده هستند اما هر بار از عملکرد باتری کاسته می شود.

در ماه ژانویه، دانشمندان دانشگاه استندفورد به یک راه حل دست یافتند. طراحی آنها شامل یک عقب انداز شعله ی رایج تر است که ترفنیل فسفات (TPP) نامیده می شود و در پوسته هایی از میکروفایبر پلیمر قرار می گیرد. در صورتی که جیوه به دمای 160 درجه سانتیگراد برسد این پوسته ها ذوب شده و عقب انداز را در الکترولیت اعمال می کنند، پیش از آنکه احتراقی صورت گیرد یا در مراحل اولیه ی احتراق.

این طراحی در باتری سکه ای تست شده و گروه متوجه شد در وقوع احتراق، TTP قادر به شناسایی سریع شعله است. تست ها برای توانایی این رویکرد تحت فشارهای مکانیکی بیشتر در مقیاس وسیع تر ادامه دارد.


شارژ سریع

آیا خرید خودروی الکتریکی را ترجیح می دهید که با شش دقیقه شارژ قادر به راندن آن در مسافت 320 کیلومتری بدون توقف باشید؟ باتری هایی با این قابلیت شارژ سریع بسیار تاثیرگذار خواهند بود و این تاثیر نه فقط برای وسایل نقلیه الکتریکی بلکه برای تمامی انواع دستگاه ها می باشد و شاید دستیابی به این سطح قابلیت دور نباشد.

در ماه اکتبر، توشیبا از تولید نسل بعدی باتری یونی Super Charge خود خبر دارد (SCiBO). این باتری از ماده ی جدیدی برای آند با نام تیتانیوم نیوبیوم اکسید استفاده می کند که قادر به ذخیره سازی یون های لیتیوم بصورت کارآمدتری می باشد بطوریکه تراکم انرژی دوبرابر می شود. توشیبا قصد استفاده از این باتری در برنامه های کاربردی را تا سال 2019 دارد و طبق وعده ی این کمپانی در صورت تعبیه ی این نوع باتری ها در وسایل نقلیه ی الکتریکی، تا سه برابر محدوده ی باتری های جاری با شارژ شش دقیقه ای افزایش می یابد.

البته توشیبا تنها غول الکترونیک نیست که در زمینه ی شارژ سریع به موفقیت دست یافته است. در ماه نوامبر، دانشمندان موسسه ی تکنولوژی پیشرفته ی سامسونگ محصولی را که خود توپ های گرافین می نامند، گزارش دادند. با استفاده از این توده های پاپکورن مانند از مواد عجیبی به عنوان آند در کنار یک لایه ی محافظ برای کاند در یک باتری لیتیوم-یونی، گروه قادر به اعمال واکنش های خوب و ایجاد مسیرهای رسانایی بیشتر شده است.

دانشمندان اعلام کرده اگر این توپ های گرافینی در باتری لیتیومی اندازه کامل عمل کنند، می تواند زمان شارژ اسمارت فون ها از یک ساعت به 12 دقیقه برسانند. همچنین می تواند ظرفیت باتری ها را تا 45 درصد افزایش داده و دمای اجرایی ثابتی را نیز حفظ کنند.


ظرفیت

ظرفیت بالای باتری های لیتیوم-یون آنها را بر باتری های دیگر برتری داده و می توانند بسیاری از محصولات زندگی روزمره ی ما را انرژی بخشند. اما داشتن ظرفیت بیشتر همواره مورد توجه قرار دارد. به این ترتیب افزایش ظرفیت باتری های لیتیومی از دیگر مسائل مورد نظر دانشمندان سراسر جهان است.

برای پژوهشگران دانشگاه رایس، این مساله به معنای به صفر رساندن محصولات جانبی فرایند شارژ که دندریت نامیده می شود، است. این فیبرهای لیتیومی میکروسکوپی بر روی آند ساخته شده و گسترش می یابند، مانع از عملکرد باتری شده و درنهایت منجر به مدار کوتاه شدن آن می شوند.

گروه یک نمونه ی اولیه ی باتری ساخته که از یک ورق گرافین دوبُعدی قرار گرفته روی فلز ترکیب شده با نانوتیوب های کربنی به عنوان آند، استفاده می کند. این نانوتیوب سه بعدی با تراکم کم و سطح زیاد، فضای زیادی برای ذرات جهت سر خوردن در طول چرخه های شارژ و دشارژ بوجود می آورد و کاملا از رشد دندریت ها جلوگیری می کند.

در تست ها گروه متوجه شد ماده ی آند آن قادر به ظرفیت ذخیره سازی لیتیوم 3351 میلی آمپر ساعت به ازای هر گرم است که نزدیک به ماکزیمم تئوری لیتیوم یعنی 3860 میلی آمپر ساعت به ازای هر گرم است و ده برابر باتری های لیتیوم یون استاندارد می باشد.

و ویژگی های گرافین در پیشرفت انرژی دیگر 2017 نیز مشهود است. توانایی مواد برای هدایت انرژی به خوبی اعمال شده و پروژه های متعددی در این زمینه انجام شده اند اما در ماه نوامبر، دانشمندان دانشگاه آرکانزاس به این نکته پی برده که این قابلیت به خودی خود می تواند تولید شود.

این گروه به شیوه ی دستیابی به انرژی دقیقه ای تولید شده با موج های گرافین رسیدند. این هنگامی است که اتم های کربن روی یک ورق گرافین درست مانند امواج اقیانوس ها در پاسخ به دمای محیط بالا رفته و سقوط می کنند.

با تعلیق ورق گرافین میان دو الکترود، گروه قادر به ایجاد یک شارژ مثبت در هنگام بالا رفتن اتم ها و لمس الکترود بالایی شد و سپس با سقوط آنها و لمس الکترود پایینی، جریان تغییر می کند. با استفاده از دستگاهی با نام جمع کننده ی انرژی نوسان، گروه قادر به مهار یک جریان تناوبی شده که برای تامین انرژی یک ساعت مچی کافی است.

در تئوری این تکنولوژی هیچ گاه نیاز به شارژ نداشته به این ترتیب می توان از گرافین به عنوان یک رویکرد انرژی نامحدود استفاده کرد. دانشمندان در پی یافتن راه هایی برای استفاده از این قابلیت در کاربردهایی فراتر از محیط آزمایشگاهی هستند.

با صحبت از ظرفیت باید اشاره کرد درست در ماه قبل استرالیای جنوبی به بزرگ ترین باتری لیتیوم یون جهان دست یافت. این باتری 129 میلی وات ساعتی Powerpack از سوی تسلا ساخته شده و نصب آن 100 روز طول کشید و قادر به حل برخی مشکلات انرژی اخیر است، همچنین می تواند انرژی مورد نیاز بیش از 30000 خانه را تامین کند.


سبز و پاک بودن

سال جاری شاهد پیشرفت هایی نه تنها در افزایش ظرفیت باتری ها بلکه زیست سازگاری آنها نیز بوده ایم.

پژوهشگران دانشگاه توکیو و دانشگاه اوزاکا از یک محصول جانبی بزرگ تولید الکترونیک استفاده کرده اند یعنی خاک اره ی سیلیکون که در حین بریده شدن سیلیکون از ورقه های بزرگ بوجود می آید. پودر کردن این خاک اره به نانوپوسته های پر روزنه و پوشاندن آنها در کربن، گروه را قادر به ایجاد یک آند باتری جدید کرده است.

باتری لیتیوم یون حاصل نه تنها دارای مواد بازیابی شده بوده بلکه ظرفیت ثابت 1200 میلی آمپرساعت/گرم را در 800 چرخه دارد. طبق ادعای گروه، این ظرفیت 3.3 برابر بیشتر از آند گرافیت معمولی است.

از دیگر نمونه های مواد بازیابی شده که در باتری های پیشرفته استفاده شده اند، از دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا در ماه آوریل ارائه شده است. این دانشمندان بطری های شیشه ای دورریخته را جمع کرده، آنها را پودر کرده و سیلیکون دی اکسید درون آن را به نانوذراتی پیش از پوشاندنشان در کربن کاسته اند.

سیلیکون به عنوان آند باتری دارای پتانسیل ذخیره سازی تا ده برابر انرژی بیشتر نسبت به آند معمولی گرافیتی است و با این رویکرد، گروه قادر به تولید یک باتری سکه ای شده که ظرفیت حدود 1420 میلی آمپرساعت/گرم را دارد، پیشرفت قابل توجه ای است زیرا ظرفیت باتری های با آند گرافیت همین باتری ها، 350 میلی آمپرساعت/گرم است.

در ماه آگوست، دانشمندان دانشگاه سیدنی یک باتری روی-هوا را ارائه داده اند که درست مانند باتری اشاره شده عمل می کند درحالیکه بر برخی مشکلات دستگاه های استفاده کننده از باتری نیز غلبه کرده است.

باتری های روی-هوا بسیار خوب می باشند زیرا با استفاده از هوا حول سلول جهت هدایت واکنش های شیمیایی می توان روی بیشتری را جای داد و تراکم انرژی را بالا برد. اما باتری های روی-هوا بد هم هستند زیرا هوا موجب اکسیده شده آند روی شده و آن را تا حدی بدون استفاده می کند و به این ترتیب نیاز به مواد ارزشمند و گران قیمتی به عنوان کاتالیست است تا این نوع باتری ها اجرایی نگه داشته شوند.

گروه تحقیقاتی دانشگاه سیدنی به یک جایگزین ارزان تر با استفاده از عناصر رایج تر مانند آهن، کبالت و نیکل رسیده اند. نتیجه، باتری روی-هوایی است که ساده تر شارژ مجدد شده و در تست ها کمتر از ده درصد کارایی خود را در چرخه های شارژ و دشارژ 120 ساعتی از دست می دهد.


نگاهی به آینده

باتری های بهتر برای اسمارت فون ها می توانند ما را به مدت طولانی تر در ارتباط قرار دهند، در خودروها قادر به راندن طولانی تر می باشیم، با دوربین ها می توانیم بیشتر عکس بگیریم، از اسپیکرهای وایرلس بیشتر استفاده کنیم.

امسال، سال بزرگی برای باتری ها بوده و با تولید مواد جدید، دانشمندان همواره می توانند بیشتر و بهتر یاد گرفته و قابلیت های بیشتری را ارائه نمایند. شاید در سال آینده باتری هایی با ظرفیت، عملکرد و قابلیت بهتر و بیشتر ببینیم.


منبع : newatlas
qr کد
   باتری

ثبت نظر جدید     در پاسخ به   علی  
سوال امنیتی
دانلود جدیدترین و زیباترین تم  ها و لانچرهای اندروید
دانلود جدیدترین و زیباترین تم ها و لانچرهای اندروید
دانلود جدیدترین نسخه تلگرام Telegram 4.0.2 وx86 Plus 3.13.1.9  و Lagatgram  3.13.1.3 برای اندروید آخرین ورژن
دانلود جدیدترین نسخه تلگرام Telegram 4.0.2 وx86 Plus 3.13.1.9 و Lagatgram 3.13.1.3 برای اندروید آخرین ورژن
دانلود WallPaper والپیپرهای زیبا با کیفیت full HD و 4k ultra hd از طبیعت فول اچ دی
دانلود WallPaper والپیپرهای زیبا با کیفیت full HD و 4k ultra hd از طبیعت فول اچ دی
دانلود  مداحی حاج محمود کریمی جدید ترین نوحه ها برای  محرم 93 شب اول و دوم و سوم و چهارم و پنجم و ششم و هفتم و هشتم و نهم شب تاسوعا و دهم شب عاشورا و عصر عاشورا و شب اربعین 93
دانلود مداحی حاج محمود کریمی جدید ترین نوحه ها برای محرم 93 شب اول و دوم و سوم و چهارم و پنجم و ششم و هفتم و هشتم و نهم شب تاسوعا و دهم شب عاشورا و عصر عاشورا و شب اربعین 93
دانلود جدیدترین مداحی حاج محمود کریمی 94 در هیت رایه العباس شب اول،شب دوم،شب سوم،شب چهارم،شب پنجم،شب ششم،شب هفتم،شب هشتم،شب نهم،تاسوعا
دانلود جدیدترین مداحی حاج محمود کریمی 94 در هیت رایه العباس شب اول،شب دوم،شب سوم،شب چهارم،شب پنجم،شب ششم،شب هفتم،شب هشتم،شب نهم،تاسوعا
دانلود والپیپر های متحرک سه بعدی جدیدترین و  زیبا ترین و با کیفیت ترین Live Wallpaper  برای اندروید
دانلود والپیپر های متحرک سه بعدی جدیدترین و زیبا ترین و با کیفیت ترین Live Wallpaper برای اندروید
دانلود MeowChat v5.0.8.1 جدیدترین نسخه نرم افزار دوستیابی برای اندروید
دانلود MeowChat v5.0.8.1 جدیدترین نسخه نرم افزار دوستیابی برای اندروید
اس ام اس تشکر و قدردانی پیامک sms
اس ام اس تشکر و قدردانی پیامک sms
دانلود imo messenger v9.8.000000000951 جدیدترین نسخه نرم افزار تماس صوتی و تصویری و پیامک رایگان ایمو برای اندروید
دانلود imo messenger v9.8.000000000951 جدیدترین نسخه نرم افزار تماس صوتی و تصویری و پیامک رایگان ایمو برای اندروید
دانلود نرم افزار حذف و فرمت فلش مموری رایت پروتکت شده و ترفند حذف رایت پروتکت از طریق تنظیمات ریجستری ویندوز adata , silicon power ,pny , kingmax , sony
دانلود نرم افزار حذف و فرمت فلش مموری رایت پروتکت شده و ترفند حذف رایت پروتکت از طریق تنظیمات ریجستری ویندوز adata , silicon power ,pny , kingmax , sony
مجموعه نوحه های شور و سنگین از مداحان اهل بیت محرم 94
مجموعه نوحه های شور و سنگین از مداحان اهل بیت محرم 94
دانلود BeeTalk v2.1.5 جدیدترین نسخه نرم افزار محبوب چت و پیامک رایگان بی تاک برای اندروید و v1.2.39برای ios و راهنمای ساخت آیدی
دانلود BeeTalk v2.1.5 جدیدترین نسخه نرم افزار محبوب چت و پیامک رایگان بی تاک برای اندروید و v1.2.39برای ios و راهنمای ساخت آیدی
دانلود KMPlayer 4.2.1.4 و نسخه Portable ویدئو پلیر با پشتیبانی زیرنویس فارسی آخرین و جدیدترین نسخه و PotPlayer 1.7.3344 نرم افزار مشابه و حتی بهتر از آن 64 بیت
دانلود KMPlayer 4.2.1.4 و نسخه Portable ویدئو پلیر با پشتیبانی زیرنویس فارسی آخرین و جدیدترین نسخه و PotPlayer 1.7.3344 نرم افزار مشابه و حتی بهتر از آن 64 بیت
دانلود نرم افزار فرهنگ لغات پارسی دهخدا و فرهنگ لغت معین  نسخه 1.5برای اندروید
دانلود نرم افزار فرهنگ لغات پارسی دهخدا و فرهنگ لغت معین نسخه 1.5برای اندروید
دانلود BlueStacks 2.3.41.6601 + Root شبیه ساز اندروید آخرین و جدیدترین نسخه
دانلود BlueStacks 2.3.41.6601 + Root شبیه ساز اندروید آخرین و جدیدترین نسخه
دانلود LINE v5.10.1 جدیدترین نسخه لاین مکالمه ، تماس تصویری و پیامک رایگان موبایل برای اندروید و ویندوزفون و نوکیا و v4.3.2 برای ios و ویندوز و بلک بری و v3.1.7.10 برای مک و فایل آموزش ساخت آیدی
دانلود LINE v5.10.1 جدیدترین نسخه لاین مکالمه ، تماس تصویری و پیامک رایگان موبایل برای اندروید و ویندوزفون و نوکیا و v4.3.2 برای ios و ویندوز و بلک بری و v3.1.7.10 برای مک و فایل آموزش ساخت آیدی
دانلود badoo v4.26.1 جدیدترین نسخه نرم افزار چت روم بادو برای اندروید و v2.4.1 برای ios
دانلود badoo v4.26.1 جدیدترین نسخه نرم افزار چت روم بادو برای اندروید و v2.4.1 برای ios
دانلود بازی خاطره انگیز قارچ خور Super Mariov1.0.5 برای اندروید و ویندوز
دانلود بازی خاطره انگیز قارچ خور Super Mariov1.0.5 برای اندروید و ویندوز
دانلود جدیدترین نسخه دایرکت ایکس Directx ورژن های 9 و 10 و 11 و 11.2 برای اجرای بازی های سه بعدی در ویندوز
دانلود جدیدترین نسخه دایرکت ایکس Directx ورژن های 9 و 10 و 11 و 11.2 برای اجرای بازی های سه بعدی در ویندوز
دانلود  Plants vs. Zombies2 HD v4.6.1 v6.0.0  جدیدترین نسخه بازی محبوب و اعتیاد آور جنگ زامبی ها و گیاهان برای اندروید و نسخه 1 برای ویندوز
دانلود Plants vs. Zombies2 HD v4.6.1 v6.0.0 جدیدترین نسخه بازی محبوب و اعتیاد آور جنگ زامبی ها و گیاهان برای اندروید و نسخه 1 برای ویندوز
دانلود جدیدترین نسخه مسابقه رانندگی در جاده های واقعی بدون نیاز به دیتا Racing 3D: Asphalt Real Tracks v1.2 برای اندروید و تریلر بازی
دانلود جدیدترین نسخه مسابقه رانندگی در جاده های واقعی بدون نیاز به دیتا Racing 3D: Asphalt Real Tracks v1.2 برای اندروید و تریلر بازی
دانلود بازی فوتبال حرفه ایی  PES 2012 - Pro Evolution Soccer  2.0.2 v1.0.5 و 2018 برای اندروید
دانلود بازی فوتبال حرفه ایی PES 2012 - Pro Evolution Soccer 2.0.2 v1.0.5 و 2018 برای اندروید
دانلود Fast dict v2.5.5 جدیدترین نسخه دیکشنری مشهور و قدرتمند فست دیک برای اندروید و نسخه ios
دانلود Fast dict v2.5.5 جدیدترین نسخه دیکشنری مشهور و قدرتمند فست دیک برای اندروید و نسخه ios
دانلود Adobe Photoshop جدیدترین نسخه مجموعه نرم افزارهای فتوشاپ برای اندروید
دانلود Adobe Photoshop جدیدترین نسخه مجموعه نرم افزارهای فتوشاپ برای اندروید