الکترولیت های مبتنی بر آب ساخت باتری های غیرقابل انفجار را امکان پذیر میکنند

یکی از مهم‌ترین مسائل مربوط به دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل بحث مربوط به باتری و شارژ کردن آن‌ها می‌باشد، باتری اکثر گجت‌های امروزی غیر قابل جدا شدن است و این بدین معناست که باید بیش از قبل به فکر مراقبت از باتری دستگاه خود باشید، باتری‌هایی که در دیوایس‌های امروزی استفاده می‌شود معمولا از نوع لیتیوم یونی می‌باشد که بحث‌های ضد و نقیض بسیاری در مورد افزایش طول عمر و ایمنی این‌گونه باتری‌ها وجود دارد.

توسعه وسایل الکترونیکی مانند گوشی‌های تلفن همراه و لپ تاپ‌ها تقاضا را برای باتری‌های قابل شارژ افزایش داده است که در این میان باتری‌های لیتیوم-یون از دیگر انواع باتری‌ها عملکرد و بازده مناسب‌تری را از خود نشان داده و بیشترین تولید را در میان دیگر انواع باتری‌ها دارند. این باتری‌ها مانند انواع دیگر باتری‌ها از پیل‌های الکتروشیمیایی با دو الکترود و ماده الکترولیت تشکیل شده‌اند. در فرایند شارژ باتری‌های لیتیومی، در الکترود مثبت لیتیوم به یون لیتیوم مثبت و در الکترود منفی یون لیتیوم به لیتیوم فلزی تبدیل شده و در بین لایه‌های الکترود قرار می‌گیرد.

تحقیقات زیادی در جهت توسعه هر یک از الکترودها و الکترولیت در باتری‌های لیتیوم یون صورت گرفته است و با ورود نانو مواد در این تحقیقات تحولات شگرفی در عملکرد این نوع باتری‌ها به وجود آمده است. این سیر تکاملی با ساخت نانو مواد جدید همچنان ادامه دارد. به طور کلی تمام باتری‌های لیتیوم یونی از 3 بخش الکترود مثبت، الکترود منفی و الکترولیت تشکیل شده اند. در باتری‌های لیتیوم یونی، الکترود مثبت یا کاتد از یک ترکیب لیتیوم مانند لیتیوم کبالت اکسید و الکترود منفی یا آند از کربن ساخته شده و یک لایه جدا کننده در بین آن‌ها قرار دارد.

هرچند باتری‌های لیتیوم یونی تقریبا بهترین نمونه موجود قابل شارژ در بین سایر گزینه‌های موجود هست، با این حال دارای نواقصی همچون امکان انفجار هم می‌باشند. اولین دلیل انفجار این دسته از باتری‌ها می‌تواند سوراخ شدن لایه نازک و فشرده بین سلول‌های باتری باشد که با شکاف آن امکان آتش گرفتن افزایش می‌یابد. این سوراخ شدن ممکن است در اثر افتادن گوشی روی زمین و یا هر دلیل دیگری رخ دهد.

برخی باتری‌های ارزان قیمت در بازار احتمال انفجار را افزایش می‌دهند و دلیل این موضوع نیز ورود ذرات میکروسکوپی فلزی به محفظه باتری می‌باشد؛ زیرا این اتفاق باعث می‌شود در اتصال باتری با مدارهای دیگر باعث ایجاد مدار کوتاه و آتش گرفتن مجموعه شود. هرچه میزان توان مصرفی افزایش یابد، گرما نیز افزایش خواهد یافت. البته بخشی از این گرما توسط مدارات دیگر تلف می‌شود اما باز هم بخشی از باتری گرم‌تر از بقیه باقی خواهد ماند و با توجه به این موضوع که پردازنده‌های داخلی نیز گرما تولید می‌کنند، می‌توان گفت این مسئله به وخامت وضعیت باتری خواهد افزود.

همان‌طور که گفته شد، به دلیل استفاده از مواد شیمیایی در ساختار باتری‌های لیتیومی به منظور ایجاد یون‌های مثبت و منفی، همیشه وقت امکان اشتعال آن‌ها وجود دارد و این موضوع ممکن است با یک ضربه شدید، رخنه میان لایه الکترود و یا گرمای بیش از اندازه ایجاد شود. البته آن‌طور که به نظر می‌رسد از نظر زمانی فاصله چندانی تا ارائه باتری‌های نسل جدید لیتیومی که به دلیل ماهیت جدید، می‌توان آن‌ها را غیر قابل انفجار نامید، فاصله نداریم.

الکترولیت‌های مبتنی بر آب جدید علاوه بر توانایی مدیریت ولتاژ کافی، ایمنی بیشتر باتری‌ها را نیز تضمین خواهند کرد. در ساخت جدید باتری‌های مذکور، به جای استفاده از الکترودهای شیمیایی، از لایه‌ای غلیظ از نمک سدیم در حوزه نانو استفاده می‌شود. استفاده از این روش، تقریبا امکان ایجاد درز یا شکاف میان دو لایه کاتد و آنود را به صفر نزدیک می‌کند.

البته همان‌طور که میدانید، نمک به خودی خود نقش یک آنود را می‌تواند بازی کند، از این رو رسوب آن در لایه مثبت باتری بسیار زیاد است. همین موضوع طول عمر باتری را کاهش می‌دهد. به زبان ساده، هرچند به کار گیری روش مذکور ایمنی باتری‌ها را تا حد انتظار افزایش می‌دهد، اما طول عمر آن را تا 70 دوره شارژ و دشارژ می‌تواند کاهش دهد. این رقم برای باتری‌های عادی صدها و حتی هزاران بار است.