باتری‌ها چیزهای کوچکی هستند، درست است؟ اشیاهای استوانه‌ای شکلی که از جنس فلز بوده و انرژی موردنیاز دستگاه شما را تأمین می‌کنند. بنابراین شاید همیشه نقاط مثبت باتری‌ها را در نظر گرفته باشید، اما طبیعتا باتری‌ها همانند سایر دستگاه‌ها و اشیای دیگر، نقاط منفی نیز دارند و به همین دلیل دانشمندان و محققان به دنبال جایگزین کردن باتری های لیتیوم یونی با سایر موارد هستند. در این مطلب به 5 مورد از نویدبخش‌ترین جایگزین‌های باتریهای لیتیوم-یونی می‌پردازیم.
باتری‌هایی که در فروشگاه‌های مختلف پیدا می‌کنید، فارغ از برند خود، همگی حاوی ماده‌ای به نام لیتیوم هستند. لیتیوم یک عنصر قلیایی بوده و وقتی که در داخل باتری قرار داده می‌شود، آنگاه به یک منتقل کننده عالی انرژی تبدیل می‌شود. البته لیتیوم همیشه یک ماده خوب نیست. در ادامه بیشتر به این موضوع می‌پردازیم.
مشکل باتریهای لیتیوم-یونی در چیست؟
در باتریهای لیتیوم-یونی، انرژی در باتری ذخیره شده و سپس در قالب یون‌های لیتیومی، آزاد می‌شود. این جریان در بین دو الکترود (از کاتد به آند)، جابجا می‌شود. بدین ترتیب انرژی موردنیاز دستگاه الکتریکی شما، تأمین می‌شود. حال مسئله اینجاست که لیتیوم یک ماده چندان سالم نیست.
پس از دور انداختن این باتری‌ها، فرایند خوردگی آن‌ها آغاز می‌شود و این همان جایی است که مشکلات شروع می‌شوند. خوردگی باعث آزاد شدن لیتیوم و سایر مواد موجود در باتری می‌شود. در ادامه این مواد وارد خاک شده و در نهایت باعث آلودگی آب‌های زیرزمینی و سطحی می‌شوند. همان‌طور که می‌دانید، چنین موادی می‌توانند آسیب قابل توجهی را به محیط زیست وارد کنند.
در بالا فهمیدید که چرا باتریهای لیتیوم یونی برای سیاره ما مناسب نیستند. اکنون وقت آن فرا رسیده تا به 5 مورد از بهترین جایگزین‌های این نوع باتری‌ها، اشاره کنیم.
این مطلب را نیز بخوانید: شارژ سریع باتری گوشی‌های هوشمند چیست و چگونه کار می‌کند؟
1. سلول‌های سوختی هیدروژنی
سلول‌های سوختی هیدروژنی در فلمرو تولید انرژی، چیز جدیدی نیستند. این سلول‌ها، سلول‌های الکتروشیمیایی بوده که سوخت و عامل اکسیده کننده را با یکدیگر ترکیب کرده و در نهایت انرژی شیمیایی را تولید می‌کنند. این فرایند نیازمند زنجیره‌ای از واکنش‌ها از جمله یک اتم هیدروژن است که از طریق دو الکترود به نام‌های آند و کاتد، به پروتون و الکترون تقسیم می‌شود. در ادامه الکترون‌ها از یک مدار عبور کرده و تولید الکتریسیته می‌کنند.
نکته مثبت در رابطه با سلول‌های سوختی هیدروژنی این است که در قیاس با باتریهای لیتیوم-یونی، دارای نسبت انرژی به وزن 10 برابری هستند. هیدروژن نیز به وفور یافت شده و همچنین می‌توان آن را از طریق منابع انرژی تجدیدپذیر نیز تولید کرد. چنین قضیه‌ای باعث می‌شود تا اثر کربنی سلول‌های سوختی هیدروژنی نسبت به باتریهای لیتیوم-یونی، بسیار کمتر باشد.
یک سلول سوختی تکی در قیاس با باتریهای لیتیوم-یونی، طول عمر طولانی‌تری دارد. برخی از باتریهای لیتیوم-یونی بیش از یک هفته دوام نمی‌آورند. این در حالی است که تولید سلول‌های سوختی هیدروژنی، ارزان نیست. اسیدی کردن مواد خام جهت تولید سلول‌های هیدروژنی، فرایندی گران‌قیمت است. همچنین هیدروژن به شدت قابل اشتعال است و همین کار با آن را خطرناک می‌کند.
2. باتریهای جریانی ریداکس
باتریهای جریانی ریداکس نیز مشابه سلول‌های سوختی هیدروژنی، انرژی الکتروشیمیایی را تولید می‌کنند، هر چند که شیوه تولید این باتری‌ها، کاملا متفاوت است. چنین باتری‌هایی از دو نوع ماده متفاوت تشکیل شده‌اند. این مواد در مایع‌هایی حل شده و توسط یک غشا از یکدیگر جدا شده و پمپاژ می‌شوند. در طی یک سری کاهش و واکنش‌های اکسیداسیون، این انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.
همانند سلول‌های سوختی هیدروژنی، باتریهای جریانی ریداکس نیز دارای عمری طولانی هستند و به نگهداری چندانی هم نیاز ندارند. البته این باتری‌ها سازوکاری پیچیده داشته و تولید آن‌ها آسان نیست. مواد و اجزاهای مختلفی باید در ساخت ابن باتری‌ها مورد استفاده قرار بگیرند که از جمله آن‌ها می‌توان به حسگرها، پمپ‌ها، شریان‌های ثانویه و مدیریت انرژی، اشاره کرد. در نهایت باید بگوییم که این باتری‌ها در قیاس با باتریهای لیتیوم-یونی، تأثیرات مخرب بسیار کمتری بر محیط زیست دارند.
3. پنل‌های خورشیدی
یکی دیگر از جایگزین های باتری های لیتیوم یونی، پنل‌های خورشیدی هستند. اکثر ما نام این منبع تجدیدپذیر تولید انرژی را شنیده‌ایم. این پنل‌ها از این لحاظ عالی هستند که جهت کار کردن فقط به خورشید نیاز دارند و نور تابشی از جانب خورشید نیز در طول روز، به فراوان قابل دریافت است.
این پنل‌ها با استفاده از سلول‌های فتوولتائیک (PV) و جذب نور خورشید، اقدام به تولید انرژی الکتریسیته جریان مستقیم (DC) می‌کنند. در ادامه این جریان انرژی از طریق فناوری معکوس کننده، به جریان برق متناوب تبدیل می‌شود.
این پنل‌ها در سرتاسر جهان محبوبیت زیادی داشته و زمین‌های زیادی به آن‌ها اختصاص داده شده است و اکنون هم به‌عنوان یکی از جایگزین‌های باتری‌ها، در نظر گرفته شده‌اند. به‌عنوان مثال ماشین حساب‌ها را در نظر بگیرید. امروزه ماشین حساب‌هایی وجود دارند که جهت کار کردن، متکی بر انرژی خورشیدی هستند. یک ماشین حساب، انرژی کمی را مصرف می‌کند اما اگر بخواهیم که باتریهای خورشیدی را جهت تأمین انرژی دستگاه‌های بزرگ و پرمصرف مورد استفاده قرار دهیم. آنگاه باید موارد دیگری را نیز در نظر بگیریم.
این مطلب را نیز بخوانید: چه زمانی و چگونه می‌توانیم باتری‌هایی با عمر 3 تا 4 روز داشته باشیم؟!
4. باتریهای لیتیوم-گوگردی
شاید با خود بگویید که این یکی خیلی به باتریهای لیتیوم-یونی نزدیک است، اما باید به شما بگوییم که در بین این دو، تفاوت‌های قابل توجهی نیز وجود دارند. شاید شما این باتری‌ها را با نامی دیگر بشناسید: باتریهای قابل شارژ. این‌ها باتری‌هایی هستند که می‌توانید آن‌ها را از طریق یک پریز برق، شارژ کنید. بنابراین می‌توانید چندین بار از آن‌ها استفاده کنید.
شاید جهت تأمین انرژی این باتری‌ها نیز از انرژی الکتریسیته استفاده شود، اما این باتری‌ها در قیاس با باتریهای لیتیوم-یونی، تأثیرات مخرب کمتری دارند. استفاده از باتریهای قابل شارژ باعث می‌شود تا در قیاس با باتریهای لیتیوم-یونی غیرقابل شارژ، زباله کمتری تولید شود. همچنین این باتری‌ها در قیاس با نسل‌های قدیمی‌تر، چگالی انرژی بیشتری دارند. تولید باتریهای لیتیوم-گوگردی حدود 3 برابر بیشتر هزینه برمی‌دارد و همچنین بازیافت آن‌ها نیز بسیار کمتر رایج است، اما همچنان می‌توان آن‌ها را یک جایگزین مناسب برای باتریهای لیتیوم-یونی به حساب آورد.
باتریهای بیوالکتروشیمیایی
در اینجا قصد معرفی یکی دیگر از جایگزین های باتری های لیتیوم یونی را داریم که با سایر موارد موجود در این لیست، تفاوتی بزرگ دارد. این تفاوت بزرگ نیز به این مربوط است که این باتری‌ها بر جانداران بیولوژیکی تکیه دارد. باکتری‌های ناهوازی نوعی از باکتری‌ها هستند که جهت زنده ماندن به اکسیژن نیاز ندارند. از این باکتری‌ها جهت پردازش و کار بر روی استات (نمک جوهر سرکه) استفاده می‌شود. در این رابطه از فرایند کاهش/اکسیداسیون استفاده شده و بدین ترتیب الکترون‌ها آزاد می‌شوند.
سپس این الکترون‌ها از یک مدار عبور کرده و ایجاد الکتریسیته می‌کنند. در ادامه نیز شما یک باتری خواهید داشت. البته این شیوه از تولید انرژی هنوز در فاز آزمایش قرار داشته و محققانی که بر روی این‌گونه از باتری‌ها کار می‌کنند، هنوز نتوانسته‌اند که آن‌ها را جهت استفاده‌های طولانی مدت، بهینه کنند. از طرفی اگر این روش بتواند به موفقیت برسد، آنگاه می‌تواند تحولی عظیم را در دنیای باتری‌ها رقم بزند.
سخن پایانی
هر چند که برخی از گزینه‌های معرفی شده در بالا هنوز در فاز توسعه قرار دارند، اما در هر صورت می‌توانند نوید تغییری مهم را در زمینه باتری‌ها و تولید انرژی بدهند. جهت حفظ و نگهداری از کره زمین برای آیندگان، استفاده از منابع انرژی پایدارتر و سبزتر، اقدامی حیاتی است. کسی چه می‌داند، شاید تا پیوستن باتریهای لیتیوم-یونی به تاریخ، فاصله چندانی نداشته باشیم.
قبلا بارتری های لیتیومی بود که خیلی داغون بودن و بعد یه مدت شارژدهیشون صفر میشد، با لیتیوم یون عوض شد
الان هم دیگه زمان تعویض لیتیوم یون شده