بدنه‌ای از جنس باتری

بتازگی گروهی از دانشمندان توانستند نوعی ویفر کوچک و خاکستری رنگ ایجاد کنند که شاید در آینده جایگزین باتری‌های معمولی لیتیوم ـ یونی معمولی شود، اما این باتری یک تفاوت مهم با باتری‌های معمولی دارد و آن هم قابلیت استفاده در ساختار بدنه گوشی یا حتی دستگاه و ابزارهای مختلف دیگر است. تا به حال توانایی حفظ بار الکتریکی و مقاومت در برابر ضربه و فشار به صورت همزمان امکان‌پذیر نبود. باتری‌های امروزی، توانایی فشار و ضربه را ندارند و از سوی دیگر، مواد مقاومی که می‌شناسیم، از توانایی حفظ بار الکتریکی همانند باتری برخوردار نیستند. اما این نوآوری جدید برای نخستین‌بار این دو ویژگی را به هم پیوند داده است. این ماده که نوعی اَبَرخازن است، می‌تواند با قرار دادن و حفظ یون‌ها روی سطح متخلخل خود، بار الکتریکی را حفظ کند. این در حالی است که در باتری‌های معمولی، بار الکتریکی در ماده‌ای شیمیایی که درون باتری قرار دارد، جای داده می‌شود.

یکی دیگر از تفاوت‌های این ماده جدید آن است که همانند بسیاری دیگر از خازن‌ها، بار الکتریکی خود را طی چند دقیقه تخلیه می‌کند و میلیون‌ها بار می‌توان آن را شارژ کرد. در مقابل باتری‌های معمولی بار ذخیره شده خود را طی چند ساعت تخلیه می‌کنند و البته تعداد دفعات شارژ آنها بمراتب محدودتر است.

در آزمایش‌هایی که برای تعیین کارایی این نوآوری انجام گرفت مشخص شد، این ماده می‌تواند در زیر فشار 50 کیلوگرم بر سانتی‌مترمربع و نیز شتاب لرزشی بیشتر از شتابی که به پره‌های موتور هواپیما وارد می‌شود، بار الکتریکی ذخیره و آزاد سازد. یکی از معایب اصلی ابرخازن‌ها این است که اگر بخواهیم مقدار انرژی معادل با یک باتری لیتیوم ـ یونی معمولی را در آنها ذخیره کنیم، حجم و وزن آنها از باتری‌های معمولی بیشتر خواهد شد.

اینجاست که ویژگی مهم این ابرخازن یعنی مقاومت در برابر فشار و ضربه می‌تواند بسیار سودمند باشد. در حقیقت با قرار دادن این مواد در ساختار دستگاه‌های مختلف می‌تواند این کاستی را جبران کرد. با این که ظرفیت ذخیره ابرخازن‌ها حدود یک دهم باتری‌های لیتیوم ـ یونی است، در مقابل دوام ابرخازن‌ها هزاران برابر بیشتر از آنها خواهد بود و این به آن معناست که می‌توان از آنها در ساختار تجهیزات مختلف نیز استفاده کرد. یکی از مهم‌ترین کاربردهای احتمالی این ماده ابرخازنی، در خودروهای برقی خواهد بود. یکی از اصلی‌ترین موانع پیش روی گسترش استفاده از این خودروها، حجم و وزن زیاد باتری‌های آن است. البته قیمت بالای این باتری‌ها را نیز باید به فهرست معایب آنها افزود. به هر حال به کارگیری ابرخازن‌های این چنینی در بدنه خودروها می‌تواند ضمن کاهش نیاز به باتری‌های لیتیوم ـ یونی، هزینه و نیز وزن این خودروها را به طور قابل توجه کاهش دهد.

این ماده هنوز با تولید انبوه صنعتی فاصله زیادی دارد و شاید بتوان با اعمال برخی تغییرات در آن، کارایی آن را افزایش داد. برای نمونه، الکترودهای ساخته شده برای این باتری از جنس سیلیکون است، اما این پژوهشگران قصد دارند در آینده از مواد دیگری نظیر آلومینیوم یا حتی نانولوله‌های کربنی استفاده کنند. پیش از این نیز خبرهایی از طراحی مواد جایگزین برای ذخیره انرژی منتشر شده بود، اما ظاهرا هیچ آزمایش موفقی که موید کارایی آنها باشد، به انجام نرسیده و این ماده تنها مورد در این زمینه است که کارکردی مطابق انتظار ارائه کرده است.

منبع: redorbit