آینده صنعت باتری: باتری حالت جامد یا Solid-state
باتری لیتیوم یونی از کاتد، آند، جداکننده و الکترولیت تشکیل شده است. این باتری که در گوشی‌های هوشمند، ابزارهای برقی و خودروهای برقی بکار می‌رود، دارای محلول الکترولیت مایع است، در صورتیکه، یک باتری حالت جامد از الکترولیت جامد استفاده می‌کند.
باتری لیتیوم یونی که به صورت تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرد، دارای جداکننده‌ای است که کاتد و آند را با محلول الکترولیت مایع از هم جدا می‌کند. ولی، باتری حالت جامد از الکترولیت جامد استفاده می‌کند که این الکترولیت نقش جداکننده را هم بعهده دارد.
نگرانی اصلی کاربران در مورد باتری لیتیوم یون، ایمنی آن است. چون باتری لیتیوم یون دارای محلول الکترولیت مایع است، خطر آسیب‌هایی مثل تورم ناشی از تغییر دما یا نشت ناشی از نیروی خارجی را به همراه دارد. بنابراین، ما به وسایل یا قطعاتی نیاز داریم که بتوانند ایمنی این باتری را بهبود ببخشند.
با این حال، یک باتری حالت جامد با ساختار جامدی که دارد پایداری بهتری را نشان می‌دهد و ایمنی بالایی دارد، چون حتی اگر الکترولیت آن آسیب ببیند، شکل باتری حفظ می‌شود.
دلایل ساخت باتری حالت جامد
اما چرا به باتری حالت جامد نیاز داریم؟ این برای افزایش ظرفیت باتری خودروهای الکتریکی (EV) است.
شرکت‌های تحقیقات بازار انتظار دارند که خودروهای برقی جایگزین وسایل نقلیه موتوریِ دارای احتراق داخلی (ICEV) شوند و جریان اصلی صنعت خودرو را بدست بگیرند. برای تبدیل شدن به راهبری بی بدیل صنعت، EV باید به سابقه مشابه ICEV فعلی دست پیدا کند و برای انجام این کار، افزایش ظرفیت باتری‌های EV خیلی مهم است.
برای اینکار دو راه وجود دارد: اول افزایش تعداد باتری‌ها است که در این حالت، ضمن اشغال فضای زیادی در خودرو هزینه تهیه این باتری‌ها هم بالا می‌رود .
اما راه دوم: استفاده از باتری حالت جامد است که نسبت به باتری لیتیوم یونی که دارای محلول الکترولیت مایع است چگالی انرژی بالاتری دارد. ضمنا باتری جامد خطر انفجار یا آتش سوزی ندارد و بنابراین برای ایمنی نیازی به داشتن قطعات اضافی نیست؛ به این ترتیب در اشغال فضا هم صرفه جویی می‌شود و برای قرار دادن مواد فعال، فضای بیشتری داریم و همین باعث افزایش ظرفیت باتری می‌شود.
یک باتری حالت جامد می‌تواند چگالی انرژی را در واحد سطح افزایش دهد چون فقط تعداد کمی باتری مورد نیاز است. به همین دلیل، این باتری برای ساخت یک سیستم باتری EV که به ظرفیت بالایی نیاز دارد، عالی است.
روند بازار باتری‌های حالت جامد
سامسونگ SDI در حال حاضر روی توسعه باتری حالت جامد کار می کند. این شرکت از سال ۲۰۱۳ فناوری‌های باتری حالت جامد میان‌مدت تا بلندمدت را در نمایشگاه‌های موتور و نمایشگاه‌های باتری ارائه کرده و در حال حاضر در مرحله توسعه فناوری عنصر برای تجاری‌سازی این محصول است.
اخیرا، موسسه فناوری پیشرفته سامسونگ نتیجه تحقیقات خود بر روی یک باتری حالت جامد را نشان داد که با یک شارژ می‌تواند ۸۰۰ کیلومتر مسافت را طی کند و بیش از ۱۰۰۰ بار شارژ و دشارژ شود.
هدف اصلی این است که باتری حالت جامد چنان توسعه بیابد و به گونه‌ای باتری EV بسازد که ضمن طی مسافت بیشتر، ایمن کار کند. از آنجایی که این توسعه هنوز در مرحله اولیه است، احتمالا موانع زیادی در پیش رو خواهد بود، اما تمام تلاش محققین معطوف این امر و مصروف برداشتن موانع است.
منبع: Samsung SDI
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.