پژوهشگران به پیشرفت مهمی در زمینه باتری های لیتیوم یونی دست یافته اند که می تواند صنعت خودروهای برقی را متحول کند. استفاده از الکترودهای تک کریستالی در این باتری های جدید، امکان پیمایش تا ۸ میلیون کیلومتر را برای خودروهای الکتریکی فراهم می کند. بر اساس مطالعه منتشر شده در ژورنال Journal of The Electrochemical Society، این باتری ها پس از ۶ سال استفاده مداوم، همچنان ۸۰ درصد از ظرفیت اولیه خود را حفظ کرده اند. این یافته نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در افزایش دوام و کارایی باتری ها است.
باتری های لیتیوم یونی که در حال حاضر در خودروهای برقی مورد استفاده قرار می گیرند، معمولاً پس از حدود ۳۲۲ هزار کیلومتر نیاز به تعویض دارند. این در حالی است که فناوری جدید می تواند طول عمر باتری ها را تا چندین برابر افزایش دهد. تمامی باتری ها با گذشت زمان دچار فرسودگی می شوند و ظرفیت ذخیره انرژی آن ها کاهش می یابد. اما این فناوری نوین، سرعت این روند را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و موجب بهبود عملکرد و کاهش هزینه های نگهداری خودروهای برقی خواهد شد.
نحوه عملکرد الکترودهای تک کریستالی
محققان برای درک بهتر نحوه کاهش ظرفیت باتری ها در طول زمان، از اشعه ایکس پرتوان برای بررسی ساختار داخلی باتری ها استفاده کرده اند. یافته های آن ها نشان می دهد که پس از حدود ۲.۵ سال استفاده، الکترودهای پلی کریستالی دچار ترک های ریز شده بودند. این ترک ها زمانی ایجاد می شوند که یون های لیتیوم در هنگام شارژ و دشارژ، ساختار اتمی الکترود را تحت فشار قرار داده و باعث جدا شدن بخش هایی از آن می شوند. در نهایت، این فرآیند میزان انرژی قابل ذخیره را کاهش می دهد.
در مقابل، الکترودهای تک کریستالی دارای ساختاری منسجم تر هستند و از ایجاد ترک ها جلوگیری می کنند. این ویژگی باعث می شود که طول عمر باتری به طور چشمگیری افزایش یابد. در آزمایش های انجام شده، یک باتری با این نوع الکترودها توانست بیش از ۲۰۰۰۰ چرخه شارژ و دشارژ را پشت سر بگذارد و همچنان ۸۰ درصد از ظرفیت اولیه خود را حفظ کند.
تأثیر این فناوری بر صنعت خودروهای برقی
با رشد روزافزون بازار خودروهای برقی، افزایش عمر باتری ها می تواند تأثیر چشمگیری بر پذیرش گسترده تر این فناوری داشته باشد. بسیاری از خریداران خودروهای الکتریکی همچنان نگران هزینه های تعویض باتری هستند، اما فناوری جدید می تواند این نگرانی را برطرف کند. کاهش نیاز به تعویض مکرر باتری ها نه تنها هزینه های مالکیت را کاهش می دهد، بلکه تأثیرات زیست محیطی ناشی از دفع باتری های فرسوده را نیز کمتر می کند.
افزایش طول عمر باتری ها می تواند به خودروسازان این امکان را بدهد که گارانتی های طولانی تری برای باتری های خودروهای خود ارائه دهند. این مسئله می تواند به تقویت اعتماد مصرف کنندگان به فناوری خودروهای برقی کمک کند. همچنین، با کاهش میزان باتری های دور ریخته شده، نیاز به استخراج مواد اولیه مانند لیتیوم و کبالت کاهش یافته و اثرات زیست محیطی مرتبط با تولید باتری های جدید کمتر می شود.
نقش تسلا در این پژوهش
این تحقیق با حمایت مالی شرکت تسلا انجام شده است که نشان دهنده اهمیت بالای این فناوری در آینده خودروهای الکتریکی است. تسلا به عنوان یکی از پیشگامان این صنعت، همواره به دنبال توسعه فناوری هایی است که بتواند بهره وری و کارایی خودروهای برقی را افزایش دهد. حمایت این شرکت از این پژوهش نشان می دهد که فناوری الکترودهای تک کریستالی ممکن است در نسل های آینده خودروهای تسلا مورد استفاده قرار گیرد.
فناوری جدید الکترودهای تک کریستالی در باتری های لیتیوم یونی می تواند یکی از مهم ترین نوآوری ها در صنعت خودروهای برقی باشد. افزایش طول عمر باتری ها و حفظ ظرفیت ذخیره انرژی در طولانی مدت، مسیر را برای استفاده گسترده تر از خودروهای الکتریکی هموار می کند. در صورتی که این فناوری به تولید انبوه برسد، می تواند تأثیر عمیقی بر بازار خودروهای برقی و زیرساخت های مرتبط با آن بگذارد.
اگر خودروسازان بتوانند این فناوری را در محصولات خود پیاده سازی کنند، آینده ای را می توان متصور شد که خودروهای برقی نه تنها از نظر عملکرد و مسافت پیمایش، بلکه از نظر دوام باتری نیز به گزینه ای جذاب تر برای خریداران تبدیل شوند. این تحول، نه تنها می تواند هزینه های مصرف کنندگان را کاهش دهد، بلکه نقش مهمی در کاهش اثرات زیست محیطی صنعت خودروسازی خواهد داشت.
