محققان دانشگاه Linköping در سوئد یک باتری ساخته شده از روی و لیگنین توسعه داده‌اند که می‌تواند بیش از ۸۰۰۰ بار شارژ شود. این نوآوری با هدف ارائه یک جایگزین باتری مقرون به صرفه و دوستدار محیط زیست، به ویژه برای مناطقی که دسترسی محدودی به برق دارند، طراحی شده است. یافته‌های این تحقیقات در مجله Energy & Environment Materials منتشر شده است.
گروه تحقیقاتی این دانشگاه، همراه با محققان دانشگاه Karlstad و Chalmers، یک باتری بر پایه فلز روی و لیگنین، دو ماده ارزان و دوستدار محیط زیست، توسعه داده‌اند. از نظر چگالی انرژی، این باتری قابل مقایسه با باتری‌های سرب-اسیدی است اما این باتری از سرب به عنوان یک آلاینده‌ی محیط زیستی استفاده نمی‌کند.
این باتری می‌تواند بیش از ۸۰۰۰ چرخه استفاده شود و در حدود ۸۰٪ از عملکرد خود را حفظ کند. علاوه بر این، باتری تا حدود یک هفته شارژ خود را حفظ می‌کند که به طور قابل توجهی بیشتر از سایر باتری‌های مشابه بر پایه روی است که در چند ساعت تخلیه می‌شوند. اگرچه باتری‌های بر پایه روی عمدتاً به عنوان باتری‌های غیر قابل شارژ در بازار موجود هستند، ، پیش‌بینی می‌شود که در بلندمدت با معرفی قابلیت شارژ، مکمل و در برخی موارد جایگزین باتری‌های لیتیوم-یونی شوند.
در حالی که باتری‌های لیتیوم-یونی در حالت شارژ، امکان اتصال کوتاه و آتش‌سوزی را دارند، بازیافت آن‌ها دشوار است و در استخراج عناصر خاصی مانند کبالت مشکلات زیست محیطی ایجاد می‌کنند. بنابراین، باتری بر پایه روی یک جایگزین مناسب برای کاربرد‌هایی است که چگالی انرژی در آن‌ها اهمیت بالایی ندارد.
مشکل باتری‌های روی عمدتاً دوام ضعیف آن‌ها به دلیل واکنش روی با آب در محلول الکترولیت باتری بوده است. این واکنش منجر به تولید گاز هیدروژن و رشد دندریتی روی شده و باتری را عملاً غیرقابل استفاده می‌کند. در تحقیقات مذکور، برای تثبیت روی از ماده‌ای به نام الکترولیت آب در پلیمر (WiPSE: water-in-polymer salt electrolyte) بر پایه پلی‌اکریلات پتاسیم استفاده می‌شود. محققان دانشگاه لینکوپینگ اکنون نشان داده‌اند که وقتی WiPSE در یک باتری حاوی روی و لیگنین استفاده می‌شود، پایداری ظرفیت به میزان چشم‌گیری افزایش می‌یابد.
هم فلز روی و هم لیگنین فوق‌العاده ارزان هستند و باتری به راحتی قابل بازیافت است. و اگر هزینه‌ها به ازای هر چرخه استفاده محاسبه شوند، باتری روی، در مقایسه با باتری‌های لیتیوم-یونی بسیار ارزان‌قیمت خواهد بود.
متن کامل مقاله:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.12752
