فناوري تازه خودروهاي الكتريكي را در كمتر از ۱۰ دقيقه براي ۵۰۰ كيلومتر رانندگي شارژ مي‌‌كند

تصور كنيد اكنون مي‌خواهيد پشت فرمان خودرو الكتريكي خود بنشينيد و به‌‌سوي مقصدي در فاصله‌‌ي چندهزاركيلومتري حركت كنيد. در چنين شرايطي، ديگر طبعا نبايد دغدغه‌‌ي وضعيت آب رادياتور، روغن، ميزان بنزين و... را داشته باشيد. پس چه‌‌ عاملي واقعا شما را بايد از انجام چنين سفري با خودروتان بازدارد؟

شايد تاكنون اصطلاحي مانند دغدغه‌‌ي مسافت به‌گوشتان نخورده باشد. اين اصطلاح به يكي از مهم‌‌ترين اشكالات پيش‌‌روي صنعت خودرو الكتريكي اشاره مي‌كند: نگراني رانندگان از اتمام شارژ باتري خودرو الكتريكي پيش از رسيدن به مقصد. اين دغدغه‌‌ي رانندگان باتوجه‌به سرعت بسيار كُند شارژ باتري‌‌هاي فعلي كه گاهي به يك ساعت يا بيشتر نيز مي‌‌رسد، امري بسيار طبيعي است. بنابراين، بسياري از پژوهشگران فعال در اين صنعت، تمركز خود را روي حل اين معضل معطوف كرده‌‌اند.

دراين‌ميان، خبر خوشحال‌كننده اين است كه دستاورد تازه‌‌ي دانشمندان دانشگاه ايالتي پن احتمالا مي‌‌تواند راهكاري براي شارژ صفر تا ۱۰۰ درصد باتري خودرو الكتريكي فقط در چند دقيقه ارائه كند. چائو يانگ‌وانگ، مهندس شيمي اين تيم پژوهشي، اين‌‌گونه توضيح مي‌‌دهد:

نشان داده‌‌ايم كه مي‌‌توان خودرو الكتريكي را تنها در چند دقيقه براي طي مسافت ۲۰۰ تا ۳۰۰ مايلي (حدود ۳۰۰ تا ۵۰۰ كيلومتري) شارژ كرد. درضمن، اين عمل را مي‌‌توان براي ۲۵۰۰ سيكل شارژ تكرار كرد كه معادل طي مسافتي به‌‌اندازه‌‌ي نيم‌ميليون مايل (۸۰۰ هزار كيلومتر) خواهد بود.

نكته‌‌ي آخري كه در سخنان يانگ‌‌وانگ اشاره شد، از اهميت بسياري برخوردار است؛ چراكه باتري‌‌هاي خودروهاي الكتريكي مانند نمونه‌‌هاي موجود در تلفن‌همراه و نوت‌‌بوك از فناوري ليتيوم‌يوني بهره مي‌‌برند و اين بدان‌معنا است كه آن‌‌ها هم تا پيش از رسيدن به پايان عمر مفيد خود، فقط مي‌‌توانند تعداد محدودي سيكل شارژ و تخليه را پشت‌سر بگذارند.

يكي از عواملي كه مي‌‌تواند در كاهش عمر مفيد باتري‌‌ها مؤثر باشد، حرارت است؛ از‌اين‌رو، توليدكنندگان باتري‌‌هاي خودروهاي الكتريكي عموما به رانندگان توصيه مي‌‌كنند اجازه ندهند دماي باتري خودروشان بيش‌از‌اندازه افزايش يابد تا دچار اشكالاتي نظير كاهش عمر مفيد اين ادوات نشوند. در‌اين‌ميان، دپارتمان انرژي ايالات متحده‌ي آمريكا نيز براي تدوين استاندارد شارژ بسيار سريع (XFC) براي خودروهاي الكتريكي تلاش مي‌كند؛ استانداردي كه بتواند شرايط لازم به‌منظور شارژ خودروهاي الكتريكي فقط در ۱۰ دقيقه و براي طي مسافتي افزون‌بر ۲۰۰ مايل (۳۲۰ كيلومتر) را تبيين كند.

تيم پژوهشي دانشگاه پن ادعا مي‌‌كند طراحي جديد آن‌‌ها مي‌‌تواند با ازميان‌برداشتن يكي از بزرگ‌‌ترين موانع موجود بر سر فناوري XFC، زمينه‌ي رسيدن به اين هدف بلندپروازانه را فراهم كند. پژوهشگران در مقاله‌‌ي جديد خود گفته‌‌اند:

يكي از محدوديت‌‌هاي مهم در فناوري شارژ بسيار سريع، ايجاد پوشش ليتيومي است؛ اشكالي كه معمولا در سرعت‌‌هاي شارژ سريع بروز مي‌‌كند و عمر مفيد و سطح ايمني باتري را به‌‌شدت تحت تأثير قرار مي‌‌دهد.

در گذشته، باور عمومي اين بود كه به‌‌دليل نگراني‌‌هاي ناشي از تشديد واكنش‌‌هاي جانبي، نبايد از باتري‌‌هاي ليتيومي در دماهاي زياد بهره‌‌برداري كرد.

افزايش دماي اين باتري‌‌هاي به بيش از ۶۰ درجه‌‌ي سانتي‌‌گراد در صنعت باتري‌‌ها ممنوع است. اين ميزان دما بسيار زياد و براي مواد درون باتري خطرساز است و عمر باتري را به‌‌شكل درخورتوجهي كاهش مي‌‌دهد.

با‌اين‌حال، در آزمايش‌‌هاي كنترل‌‌شده‌‌ي پژوهشگران حرارت‌‌دهي باتري موجب حذف پديده‌‌ي ايجاد پوشش ليتيومي شد؛ اما زمان اين حرارت‌‌دهي به‌‌قدري كوتاه بود كه از شكل‌گيري ساير تركيبات خطرناك موسوم‌‌ به ميان‌‌فازهاي الكتروليت جامد (SEI) درون باتري مانع شود. بااين‌همه، تحقيقات اين تيم به همين‌‌جا ختم نخواهد شد و حال‌كه توانسته‌‌اند به‌شكل مؤثري الزامات مربوط به استاندارد XFC را در بخش باتري‌‌ها برآورده كنند، زمان آن رسيده است تحقيقات خود را براي يافتن مواد موردنياز براي شارژ باتري‌‌هاي خودروهاي الكتريكي در مدتي كمتر از پنج دقيقه متمركز كنند.

نتايج اين پژوهش در ژورنال علمي ژول منتشر شده است.