باتری‌های قابل شارژ لیتیوم-یونی در همه جا وجود دارند از تلفن‌های همراه گرفته تا ایربادها و تجهیزات بازی‌های ویدیویی اما سرعت شارژ شدن این باتری‌ها کم است.
، این باتری‌های شیمیایی راحت و در دسترس هستند و نحوه‌ی شارژ و استفاده‌ی ما از فناوری‌های قابل حمل را به کلی تغییر داده‌اند، اما هنوز تا بی‌نقص بودن فاصله‌ی زیادی دارند.
عملکرد باتری‌های لیتیوم-یونی در طول زمان کاهش می‌یابد و گاهی اشکالات آن باعث داغ شدن بیش از حد باتری و آتش‌سوزی‌های خطرناک می‌شود. بعضی اوقات شرکت‌ها مجبور به فراخوان فوری برای جمع‌آوری محصولاتی می‌شوند که امکان انفجار دارند.
هر کسی که تلفن همراه هوشمند، تبلت و یا لپ‌تاپ داشته باشد می‌داند که شارژ کردن این باتری‌های لیتیوم-یونی کاری زمان‌بر است. دانشمندان در این باره خبرهای خوبی دارند.
محققان در روسیه نوع جدیدی از باتری را ساخته‌اند که می‌گویند سرعت شارژ آن ۱۰ برابر بیشتر از باتری‌های امروزی است. اگر این باتری‌ها وارد دستگاه‌های امروزی شوند این افزایش سرعت باعث صرفه‌جویی زیادی در وقت می‌شود.
اولگ لوین(Oleg Levin) محقق الکتروشیمی از دانشگاه سن‌پترزبورگ می‌گوید: باتری که با پلیمر ما ساخته شود می‌تواند در چندین ثانیه شارژ شود یعنی با سرعتی 10 برابر بیشتر از مدل‌های قدیمی.
کلید رسیدن به این باتری‌های جدید نوعی پلیمر “ردوکس” مبتنی بر نیتروکسیل(یک ترکیب شیمیایی) است. زمانی که باتری در حال شارژ شدن است و یا شارژ خود را از دست می‌دهد، این ماده می‌تواند به طور برگشت‌پذیری هنگام از دست دادن الکترون(اکسیداسیون) و دریافت الکترون مورد استفاده قرار گیرد.
در این مورد پلیمر ردوکس استفاده شده نوع سنتز شده‌ای از “نیزالن”(NiSalen) (نیکل و زالن) است. این ماده یک پلیمر حاوی فلز است که در آن زنجیره‌های اتمی نیکل و زالن به عنوان سیم‌های مولکولی عمل می‌کنند و رسانایی الکترون را افزایش می‌دهند که محدودیتی است که باتری‌های پلیمری مبتنی بر نیتروکسل دارند.
محققان در مقاله‌شان گفتند: در باتری‌های مبتنی بر نیتروکسیل تنها مسیر انتقال بار، پرش الکترون‌ها به مراکز ردوکس مجاور است که در مقیاس میکروسکوپی سرعت زیادی دارد. به رغم این سرعت زیاد، رسانایی الکترونی ماده‌ی مبتنی بر نیتروکسیل بسیار کم است.
محققان در جریان آزمایشات پلیمرهای مختلفی را بررسی کردند اما نیزالن تنها ماده‌ای بود که پایدار و کارامد بود و علت آن ساختارهای نیکل و زالن بود که رسانایی دارند. این ساختار به عنوان جمع کننده‌ی بار برای زنجیره‌های نیتروکسیل عمل می‌کند و همچنین برای ظرفیت اکسایش ردوکس کارایی دارد.
این باتری در دماهای پایین نیز به خوبی کار می‌کند. قابلیتی که باتری‌های لیتیوم-یونی حساس به دما ندارد. با این حال این نیزالین پرسرعت در همه‌ی جنبه‌ها بی‌نقص نیست.
لوین می‌گوید: در این مرحله، این باتری هنوز از نظر ظرفیت ۳۰ تا ۴۰ درصد از باتری‌های لیتیوم-یونی کم ظرفیت‌تر است.
در حال حاضر ما در حال کار بر روی این موضوع هستیم در حالی که تلاش می‌کنیم سرعت شارژ شدن و از دست دادن شارژ را حفظ کنیم.
از نظر تئوری باتری‌های مبتنی بر نیتروکسیل ظرفیت مناسبی دارند و تنها زمان لازم است تا دانشمندان بفهمند چگونه باید باتری را تغییر دهند تا علاوه بر ظرفیت بالا رسانایی مناسبی نیز داشته باشد.
این باتری‌ها مزایای قابل توجه دیگری نیز دارند.
وی می‌گوید: استفاده از آن‌ها بی‌خطر است و برخلاف باتری‌های مبتنی بر کبالت که شامل باتری‌های لیتیوم-یونی می‌شود. احتمال رخ دادن انفجار خطرناک وجود ندارد.
این باتری‌ها همچنین فلزات کمتری دارند که کمتر به محیط زیست آسیب می‌رسانند. درون این باتری‌ها نیکل وجود دارد اما میزان آن از باتری‌های لیتیوم یونی بسیار کمتر است.
این یافته‌ها در Batteries and Supercaps منتشر شد.
منبع: خبرگزاری دانشجویان ایران