سایناکو | تولید کننده و وارد کننده باتری و یوپیاس
S-2022 : پیشرفت های باتری؛ افسانه یا واقعیت؟
Battery breakthroughs myth or fact
ترویج استفاده از باتری‌ها به‌عنوان یک منبع انرژی سبز برای آزادی جوامع از وابستگی به سوخت‌های فسیلی نشانگر پیشرفت‌های باتری است. با وجودی که مبارزه در این مسیر باشکوه و شایسته است؛ اما باتری‌ها هنوز به این بلوغ نرسیده‌اند که از پس این وظیفه حیاتی برآیند. جابه‌جایی مرزهای فناوری در باتری‌ها، یادآور محدودیت‌های زیاد یک منبع توان الکتروشیمیایی است که به آهستگی پر می‌شود، انرژی محدودی را نگه می‌دارد، مثل یک اسباب‌بازی کوکی فقط برای مدتی کار می‌کند و قبل از اینکه به یک دردسر تبدیل شود، طول عمر کوتاهی صرفاً در حد چند صد سیکل دارد.
در عصری که تقریباً هر روز با پیشرفت‌های غافلگیر کننده‌ای مواجه می‌شویم، به نظر بلوغ باتری‌ها به آهستگی پیش می‌رود. پیشرفت‌هایی که از زمان تجاری‌سازی باتری یون لیتیوم در سال ۱۹۹۱ توسط شرکت سونی حاصل شده را با پیشرفت‌های وسیع حوزه میکروالکترونیک مقایسه کنید.
در مقایسه با قانون مور که طبق آن تعداد ترانزیستورها در مدار مجتمع هر دو سال دو برابر می‌شود، ظرفیت باتری‌های یون لیتیوم طی دو قرن گذشته هر ساله تنها ۸ درصد افزایش داشته است. حالا این میزان به ۵ درصد کاهش یافته اما خبر خوب اینکه هر ساله کاهش ۸ درصدی در قیمت‌ها را داشته‌ایم.
پیشرفت‌هایی حاصل می‌شود اما موانعی هم بر سر راه هستند. باتری لیتیوم-هوا که در دهه ۱۹۷۰ معرفی شد و به صورت تئوری انرژی مخصوصی شبیه به بنزین داشت به خاطر معضلات مربوط به پایداری و خلوص هوا به تعویق افتاد چون این باتری‌ها اکسیژن موجود در هوا را «تنفس» می‌کنند.
باتری‌های نویدبخش لیتیوم-فلزی که در دهه ۱۹۸۰ معرفی شدند هنوز مشکل تشکیل رشته‌های رسوبی را دارند که اگر اتصال کوتاه الکتریکی در آن‌ها رخ دهد رویدادهای خطرناکی را ایجاد می‌کنند. باتری‌های لیتیوم-سولفور به تجاری‌سازی نزدیک هستند اما دانشمندان باید مشکل طول عمر کوتاه آن‌ها را برطرف کنند. باتری‌های جریان اکسایش-کاهش این نوید را داده‌اند که با پمپاژ مواد سیال از تانک‌های بیرونی از میان یک غشاء که شبیه به باتری است بتوانند جایگزینی برای سیستم‌های باتری بزرگ باشند اما مشکل این سیستم خوردگی است.
امید کمی هم وجود دارد که چگالی انرژی باتری‌های یون لیتیوم با لایه‌نشانی گرافن روی آند افزایش یابد، لایه‌ای که تنها یک اتم ضخامت دارد. گفته می‌شود که این‌کار انرژی را چهار برابر می‌کند. فناوری‌های نوظهور باتری طی چهار سال تجاری‌سازی می‌شوند و تحولی بزرگ یا موفقیت‌های چشمگیری هم ارائه نداده‌اند.
مرکز مشترک تحقیقات ذخیره‌سازی انرژی خوش‌بین‌تر است؛ آن‌ها تیزهوش‌ترین افراد را از آزمایشگاه‌‌ها، دانشگاه‌ها و سازمان‌های خصوصی ملی ایالات متحده برای بهبود باتری‌ها دور هم جمع کرده‌اند. این مرکز با دریافت کمک هزینه ۱۲۰ میلیون دلاری از وزارت انرژی ایالات متحده، می‌خواهد باتری را توسعه دهد که «طی پنج سال استفاده، پنج برابر قدرتمندتر عمل کرده و پنج برابر ارزان‌تر است». آن‌ها این پروژه را طرح ۵-۵-۵ می‌نامند که با سرازیر شدن حجم انبوهی از پول شتاب خواهد گرفت.
شرکت تویوتا نیز در رقابت معرفی باتری جدید حضور دارد و آن را به یاد ساکیشی تویودا، مخترع دستگاه بافندگی برقی ژاپنی، «باتری ساکیشی» نامیده است. (نام خانوادگی تویودا به صورت Toyoda نوشته می‌شود.) ساکیشی تویودا اغلب پدر انقلاب صنعتی ژاپن نامیده می‌شود و گفته می‌شود که او در سال ۱۹۲۵ جایزه‌ای ۱ میلیون یِنی را برای ساخت باتری ذخیره‌سازی تعیین کرد که انرژی بیشتر از بنزین تولید کند، البته هنوز کسی نتوانسته برنده این جایزه شود. باتری ساکیشی برای برنده شدن باید بادوام بوده و سریع شارژ شود. هنوز کسی نتوانسته برنده این جایزه شود.
باتری‌هایی که در دستگاه‌های قابل حمل استفاده می‌شوند معمولاً رضایت مصرف کننده‌ها را جلب می‌کنند اما تقاضا در حوزه وسایل نقلیه برقی بالاتر است؛ هزینه و دوام موفقیت بلند مدت را تعیین می‌کند. انگار که وسایل نقلیه برقی آستانه بالای قابلیت‌های باتری را تعیین می‌کنند.
استفاده از باتری‌ها برای حرکت قطارها، کشتی‌های اقیانوس‌پیما و هواپیماهای بزرگ خیلی منطقی نیست. چونکه باتری‌ها خیلی سنگین هستند. اگر قرار باشد تمام موتورها و سوخت هواپیما با باتری‌ها جایگزین شوند، پرواز کمتر از ۱۰ دقیقه طول می‌کشد و منبع انرژی پس از این مدت به اتمام می‌رسد. رقابت با سوخت‌های فسیلی که ارزش گرمایی خالص ۱۰۰ برابر نسبت به باتری‌ها دارند یک چالش است. برعکس، نفت خام با باتری قابل مقایسه نیست که تمیز، ساکت و کوچک است و با چرخاندن یک سوییچ راه‌اندازی فوری را ممکن می‌سازد.
پیشنهاد : مقاله ارزش گرمایی خالص را مطالعه کنید.
