چین قصد دارد با استفاده از نوعی نوشیدنی الکلی سنتی همان منطقه و در راستای حفظ محیط زیست، اقدام به تولید و بهبود باتری‌های مدرن کند.

باتری‌های سدیم یونی ایمن‌تر و ارزان‌تر از باتری‌های لیتیوم یونی هستند، اما برای استفاده تجاری نیاز به بهبود عملکرد خود دارند.

محققان دانشگاه علوم و فناوری الکترونیک چین (UESTC) محصول جانبی نوشیدنی محبوب چینی به نام بایجیو را به یک ماده اولیه با عملکرد بالا برای آند باتری‌های سدیم یونی، که به عنوان راهکار ذخیره‌ سازی انرژی نسل بعدی شناخته می‌شوند، تبدیل کرده‌اند. طبق گزارش رسانه‌ها، این تیم برای روش خود حق ثبت اختراع دریافت کرده‌اند و اکنون به دنبال توسعه این فناوری در مقیاس وسیع‌تر هستند.

نوشیدنی الکلی چینی آینده را دگرگون می‌سازد

بایجیو یا شائوجیو، یک نوشیدنی الکلی محبوب چینی بی‌رنگ یا شفاف با طعم منحصر به ‌فرد است. این نوشیدنی الکلی را از غلاتی مانند گندم یا برنج تهیه می‌کنند و میزان الکل آن از ۳۵ تا ۶۰ درصد متغیر است.

با گذشت سال‌ها، بایجیو به نوشیدنی نمادین هنگام سفر به چین تبدیل شده است. با این حال، تیمی به سرپرستی پروفسور لیو شینگ‌ چوان در دانشگاه علوم و فناوری الکترونیک چین (UESTC)، رسوب باقی‌ مانده پس از فرآیند تقطیر این نوشیدنی الکلی را به عنوان ماده اولیه‌ برای بهبود ذخیره ‌سازی انرژی در باتری‌های سدیم یونی بررسی کرده است.

بهبود باتری‌های سدیم یونی به کمک نوشیدنی الکلی

مسئولیت گذار جهانی از سوخت‌های فسیلی به منابع تجدید پذیر را حالا بر عهده باتری‌های لیتیوم یونی قرار داده‌اند. از طرفی دانشمندان در جستجوی راه‌هایی برای غلبه بر هزینه‌های بیشتر و نگرانی‌های ایمنی این باتری‌ها هستند.

باتری‌های سدیم یونی به عنوان یک راهکار ذخیره‌ سازی انرژی، جایگزین بسیار ارزان‌تر و ایمن‌تر محسوب می‌شوند. همچنین از آنجا که یون‌های سدیم بسیار بزرگ‌تر از یون‌های لیتیوم هستند، آند یا الکترود مثبت در این باتری‌ها باید دارای منافذ داخلی بزرگ‌تری نسبت به آند مورد استفاده در باتری‌های لیتیوم یونی باشد.

در حالی که باتری‌های لیتیوم یونی از گرافن برای آند استفاده می‌کنند، باتری‌های سدیم یونی با کربن سخت ترکیب شده‌اند. البته این ماده از بازده کولمبی یا کارایی شارژ پایینی رنج می‌برد که به طور جدی عملکرد آن را محدود می‌کند. علاوه بر این، ورود و خروج مکرر یون‌ها می‌تواند باعث فروپاشی میکرو حفره‌ها در کربن سخت شود که در نهایت چگالی انرژی و چرخه عمر باتری را کاهش می‌دهد.

تیم پروفسور لیو در جستجوی یک منبع جایگزین کربن بود که به شرکت وولیانگه، یکی از تولیدکنندگان نوشیدنی الکلی بایجیو مستقر در سیچوان روی آورد. به عنوان یکی از بزرگ‌ترین تولید کنندگان این نوشیدنی الکلی، وولیانگه مقدار قابل توجهی رسوب در طول فرآیند تولید ایجاد می‌کند که معمولا از آن به عنوان خوراک دام یا کود بهره می‌گیرند.

به گزارش South China Morning Post، محققان UESTC رسوب به ‌دست ‌آمده را با شستشو، خشک کردن، اسیدشویی و پیش ‌کربنیزه‌ کردن فرآوری کردند. برای حذف محتوای سیلیس، آن را با هیدروکسید سدیم تیمار کرده، کربن سخت را در دمای بالا فعال ساختند و سپس آن را با اتیل اورتوسیلیکات مخلوط کردند.

استفاده از  بایجیو به عنوان ماده اولیه

مخلوط نهایی را سپس تحت امواج اولتراسونیک قرار دادند و پیش از یک مرحله دیگر از تیمار در دمای بالا، به یک کربن سخت با دُپ سیلیکون تبدیل کردند. تیم تحقیقاتی آن را HC-1100Si-1 نام‌ گذاری کرد.

برای بررسی عملکرد این ماده، تیم پژوهشی یک باتری سدیم یونی با HC-1100Si-1 در آند و اکسید سدیم منگنز در کاتد مونتاژ کرد. محققان دریافتند که این باتری دارای ظرفیت برگشت ‌پذیر 281.5 میلی ‌آمپر ساعت بر گرم در 1C است و حتی پس از 100 چرخه، 91.9 درصد ظرفیت خود را حفظ می‌کند.

این میزان ظرفیت، کمتر از استاندارد مورد انتظار برای باتری‌های تجاری است! به همین خاطر محققان قصد دارند این باتری‌ها را برای کاربردهایی که نیاز به شارژ و دشارژ مکرر دارند به‌کار گیرند؛ نه برای مواردی که به عملکرد طولانی‌مدت با یک‌بار شارژ نیاز دارند.

از آنجا که روش‌های فعلی برای تامین کربن سخت از قیر به عنوان ماده اولیه استفاده می‌کنند، به ‌کارگیری رسوب نوشیدنی الکلی بایجیو یک گزینه مقرون ‌به ‌صرفه و دوستدار محیط ‌زیست محسوب می‌شود. تیم تحقیقاتی در حال کار بر روی گسترش تولید کربن سخت به مقیاس کیلوگرمی در آینده نزدیک است. یافته‌های این پژوهش را ACS Applied Materials & Interfaces منتشر کرده است.

در گجت نیوز بخوانید: ربات های چینی به کلاس درس می‌روند چینی‌ها ربات پلنگ نما را هم اختراع کردند یک ایرانی موفق به تبدیل سنگ به باتری شد باتری‌های لیتیومی تبدیل به فاجعه‌ای بزرگ برای محیط زیست زمین شده‌اند