ساخت باتری‌های لیتیوم-هوایی انعطاف‌پذیر برای گجت‌های پوشیدنی

اگر شما هم از گجت‌های پوشیدنی که این روزها به وفور در بازار به فروش می‌رود، استفاده می‌کنید می‌دانید که این گجت‌ها مثل بازوبندهای تست قند خون، مچ‌بندهای ناظر ضربان قلب و فشار خون و انواع دیگر، موج بعدی دستگاه‌های الکترونیکی هستند. اما صرفا اختراع آنها کافی نیست. محققان باید بتوانند باتری‌های آنها را هم طراحی کنند و این باتری‌ها باید انعطاف‌پذیر یا کشسان باشند.

حالا گروهی از مهندسان چینی، نسل بعدی تکنولوژی باتری‌ها یعنی باتری‌های لیتیوم-هوایی را به شکل انعطاف‌پذیر و شبیه به سیم ساخته‌اند. هنوز زمان زیادی باقی مانده تا این دستگاه‌های جدید برای ورود به بازار آماده شوند. اما شاید روزی این باتری‌های لیتیوم-هوایی بتوانند برق هر چیزی را از تبلت‌هایی که تا می‌شوند گرفته تا دستان پروتزی تامین کنند.

«ونکات ویسواناتان»، یک مهندس مکانیک و متخصص تکنولوژی باتری از دانشگاه «کارنگی ملون» می‌گوید: «ما به منبع برق انعطاف‌پذیر نیاز فوری داریم تا بتوانیم در نسل بعدی گجت‌های پوشیدنی و پارچه‌های هوشمند از آنها استفاده کنیم. این طراحی جدید برای باتری‌های لیتیوم-هوایی واقعا می‌تواند عرصه را برای دستگاه‌های انعطاف‌پذیر فراهم کند.»

باتری‌های لیتیوم-هوایی می‌توانند ۱۰ برابر باتری‌های لیتیوم-یونی که در گوشی‌هایمان استفاده می‌شود، انرژی ذخیره کنند. اما یکی از مشکلات مهم آنها سخت بودن‌شان است، به همین دلیل نمی‌توان در گجت‌های پوشیدنی از آنها استفاده کرد. این باتری از یک الکترود منفی به نام آنود و یک الکترود مثبت به نام کاتد تشکیل شده‌اند. این دو الکترود با یک الکترولیت مایع از هم جدا شده‌اند. یون‌های لیتیومی از طریق این مایع بین دو الکترود حرکت می‌کنند. اما کاتدهای لیتیوم-هوایی عموما از مواد سخت مثل سرامیک ساخته می‌شوند. اگر این باتری خم شود، الکترولیت نشت می‌کند و باتری از بین می‌رود.

حالا یک دانشمند مواد به نام «شینبو ژانگ» و تیمی از مهندسان آکادمی علوم چین برای حل این مشکل، نحوه‌ی ساخت این باتری‌ها را تغییر دادند و در ساختار آن از پلیمر منعطف خاصی استفاده کردند تا باتری انعطاف‌پذیر شود.

آن‌طور که این دانشمندان گزارش داده‌اند، باتری لیتیوم-هوایی جدید آنها مستحکم و انعطاف‌پذیر از آب درآمد. این باتری، وقتی که برق چند چراغ LED را تامین می‌کرد، بیش از ۱۰۰۰ بار خم شد، اما هیچ اختلالی در عملکرد آن پیش نیامد. همچنین می‌توان ۹۰ بار آن را شارژ کرد. از این گذشته، این باتری ضدآب است و زیر آب تا ۵ دقیقه کار می‌کند. ژانگ و همکارانش می‌گویند الکترولیت پلیمری که در این باتری به کار رفته به شدت آب گریز است.

اما کارشناسان شیمی باتری معتقدند که هنوز باید روی این باتری کار شود. مصرف‌کنندگان طبیعتا می‌خواهند دستگاه‌هایشان را بیش از ۹۰ بار شارژ کنند. در حال حاضر، ژانگ و همکارانش سعی دارند تا الکترودها، پیکره‌بندی و طراحی ساختاری سلول‌های باتری را بهتر کنند تا محدودیت‌های آن رفع شود. هنوز باید تا زمانی که بتوانیم از باتری‌های لیتیوم-هوایی در دستگاه‌هایمان استفاده کنیم، صبر کنیم، اما با این دستاورد جدید به چنین آینده‌ای نزدیک‌تر شدیم.

منبع: Science Mag