به گزارش گروه علم و فناوری باشگاه خبرنگاران دانشجویی(ایسکانیوز)؛ محمد اسدی با کشف و درک شیمی مربوط به باتری‌های لیتیوم- هوا می‌تواند باتری‌های بهینه‌تری را طراحی کند که ظرفیت و قدرت آنها بسیار بسیار بیشتر از فناوری کنونی باتری‌های لیتیوم-یونی است.

طراحی این باتری‌های لیتیوم-هوا به گونه‌ای است که می‌توانند به ازای هر کیلوگرم یک کیلووات ساعت انرژی انباشت کند که این میزان چهار برابر بزرگ‌تر از یک باتری لیتیوم-یون است. باتری‌های لیتیوم- یون در برق‌رسانی وسایل نقلیه سنگین مانند هواپیما، قطار و زیردریایی تحولی ایجاد خواهد کرد.

اسدی در آزمایش‌های خود قصد داشت که باتری‌ای با الکترولیت جامد بسازد که نسبت به باتری‌های الکترولیت مایع مزایای ایمنی و انرژی بیشتری دارد و به دنبال گزینه‌ای بود که با فناوری‌های کاتد و آندی که در باتری‌های لیتیوم- هوا توسعه داده است، سازگار باشد. از این رو ترکیبی از پلیمر و سرامیک را انتخاب کرد که جزو الکترولیت‌های جامد رایج هستند. اما این دو ماده جنبه‌های منفی هم دارند، ولی اسدی با ترکیب آنها متوجه شد که می‌تواند از رسانایی یونی بالای سرامیک و پایداری بالا و اتصال سطحی بالای پلیمر استفاده کند.

ساخت باتری های دمای پایین مخصوص ماموریت‌های مریخ

نتیجه تحقیقات او این امکان را فراهم آورد تا واکنش برگشت‌پذیر حیاتی که باتری را به کار می‌اندازد -تشکیل و تجزیه دی‌اکسید لیتیوم- با سرعت بالایی در دمای اتاق رخ دهد.

اسدی در آزمایش‌های بسیاری که انجام داده و در مقاله‌اش در ساینس توضیح داده، علم شیمی چگونگی وقوع این واکنش‌ را تشریح می‌کند. او می‌گوید: در آزمایش‌ها دریافتیم که الکترولیت حالت جامد حدود 75 درصد از کل چگالی انرژی را تشکیل می‌دهد و این امر به ما نشان می‌دهد که فضای زیادی برای بهبود وجود دارد، زیرا ما معتقدیم که می‌توانیم این ضخامت را بدون به خطر انداختن عملکرد به حداقل برسانیم و این به معنی چگالی انرژی بسیار بسیار بالاست.

این آزمایش‌ها با همکاری دانشگاه ایلینوی شیکاگو و آزمایشگاه ملی آرگون انجام شد. اسدی قصد دارد برای تجاری‌سازی این باتری با شرکای صنعتی کار کند تا بتواند طراحی و مهندسی باتری را به سمت بهینه‌سازی بیشتر پیش ببرد.

اسدی می‌گوید: این فناوری پیشرفت بزرگی است و دریچه بزرگی از امکان را برای عرضه این فناوری‌ها به بازار باز کرده است.

باتری لیتیوم- هوا چیست؟

باتری لیتیوم-هوا گونه‌ای از باتری‌های نوع دوم است که در آن از فلز لیتیوم در آند و اکسیژن هوا در کاتد استفاده می‌شود. این باتری‌ها می‌توانند ولتاژ اسمی تا ۲٫۹۱ ولت ایجاد کنند. باتری لیتیوم-هوا (Li-air) یک سلول الکتروشیمیایی است که از اکسیداسیون لیتیوم در آند و کاهش اکسیژن در کاتد برای القای جریان جریان استفاده می کند. جفت شدن لیتیوم و اکسیژن محیط از نظر تئوری می‌تواند منجر به سلول‌های الکتروشیمیایی با بالاترین انرژی ممکن شود.

در عمل، باتری‌های لیتیوم-هوا با انرژی خاص 6/12 مگاژول در کیلوگرم در سطح سلول نشان داده شده است. این مقدار تقریبا پنج برابر بیشتر از باتری یون‌لیتیوم تجاری است و برای کار با یک وسیله نقلیه الکتریکی ۲ هزار کیلوگرمی برای 500 کیلومتر با یک بار شارژ با استفاده از 60 کیلوگرم باتری کافی است. با این حال، قدرت عملیاتی و چرخه عمر این باتری‌ها قبل از یافتن جایگاه بازار به پیشرفت‌های چشمگیری نیاز دارد.