فناوری جدید سامسونگ برای افزایش ظرفیت باتری‌های لیتیومی

[Tɪɢʜᴛ]

 پژوهشگران بخش تحقیق و توسعه شرکت سامسونگ در تاریخ 25 ژوئن 2015 (4 تیر 1394) از فناوری جدیدی خبر دادند که ظرفیت باتری‌های لیتیومی مورد استفاده در محصولات این شرکت را دو برابر خواهد کرد.
طی دهه‌ اخیر ظرفیت باتری‌ گوشی‌های هوشمند افزایش محسوسی یافته اما به دلیل محدودیت‌های موجود در مواد به کار رفته و نیز فناوری‌های موجود، حجم و اندازه این باتری‌ها نیز به طور نسبی بیشتر شده است. از این رو، در بازار امروز اسمارت‌فون‌ها نیاز به ارتقای ظرفیت باتری‌ها در کنار کاهش اندازه و فضای اشغال‌شده توسط آنها احساس می‌شود؛ چرا که سبک‌تر و باریک‌تر شدن گوشی‌ها نیز از جمله مزیت‌های رقابتی محصولات محسوب می‌شود. برای پاسخ به این نیاز، محققان استفاده از مواد جدیدی را در دستور کار قرار داده‌اند.
باتری‌های لیتیومی امروزی -- که در دهه نود میلادی توسط کمپانی سونی ایجاد و تجاری شدند -- بیشتر در جهت افزایش ظرفیت و نه طول عمر یا چگالی توسعه یافته‌اند. امری که به ویژگی‌ها و محدودیت‌‌های ماده مورد استفاده در آنها وابسته است. اما این ارتقای ظرفیت در بهترین حالت صرفا دو برابرِ ظرفیت نخستین باتری‌های تجاری از این نوع بوده است. حال پژوهشگران سامسونگ موفق شده‌اند با قرار دادن پوششی قوی و رسانا از گرافین روی سطح سیلیکون، نوعی لایه‌ محافظ در اطراف آن ایجاد کنند و در نتیجه به ماده کاتدی با چگالی و ماندگاری بالا دست یابند.
در حال حاضر، تولید باتری‌هایی با ظرفیت بالا عمدتا در ایالات متحده آمریکا انجام می‌شود. به طور مشخص، تحقیقات روی سیلیکون به عنوان ماده‌ای جایگزین برای افزایش حجم باتری‌ها متمرکز است، چرا که این ماده در مقایسه با گرافیت‌های فعلی که در ماده کاتدی به کار می‌رود 10 برابر ظرفیت بیشتری دارد. البته هنوز مسائلی در ارتباط با کاهش طول عمر باتری در اثر شارژ و تخلیه شارژ (discharge) مکرر آن وجود دارد.
بر اساس مقاله ای که در این خصوص منتشر شده است، سیلیکون به سبب داشتن ظرفیت وزنی منحصربفرد به عنوان ماده‌ای فعال برای نسل بعدی باتری‌های لیتیومی، توجه پژوهشگران را جلب کرده است. اما تغییر زیاد حجم سیلیکون طی فرایندهای شارژ و تخلیه شارژ، رقابت‌پذیری آن را در چگالی انرژی حجمی و طول عمر چرخه تضعیف می‌کند. این فناوری به سلول امکان می‌دهد هنگام جفت شدن با کاتدی از جنس اکسید لیتیوم کبالت، در چرخه اول و دویستم به چگالی حجمی انرژی معادل 972 و 700 وات ساعت بر لیتر برسد که به ترتیب 1.5 تا 1.8 بار بیشتر از باتری‌های تجاری لیتیومی موجود در بازار است و در نتیجه با استفاده از این فناوری می‌‌توان در حجمی مشخص، ظرفیتی بیشتر از باتری را به دست آورد.

اما مسأله عمده این نوع فناوری‌ها آن است که به دلیل طی شدن تعداد بیشتری چرخه‌ی شارژ و خالی شدن، طول عمر باتری‌ کاهش پیدا می‌کند . حال محققان کمپانی سامسونگ بر این باور هستند که در این پیشنهاد جدید خود با استفاده از ساختار چند لایه‌ای عملکرد، چرخه‌ شارژ و طول عمر بهتری ایجاد خواهد شد.
سامسونگ که در حال تلاش برای بهبود ظرفیت باتری‌ها به منظور پیشی گرفتن از دیگر رقبا در زمینه گوشی‌های هوشمند است انتظار دارد با کمک این فناوری جدید بتواند تغییر چشمگیری در زمینه تجهیزات موبایلی و نیز در صنعت خودروهای الکترونیکی به وجود آورد. هر چند فعالان حوزه صنعت بر این باورند که تجاری شدن این فناوری به دو تا سه سال زمان نیاز دارد.