چین راه حلی برای غلبه بر ضعف باتری لیتیومی پیدا کرد

پهپاد در حال آزمایش. عکس: موسسه فیزیک شیمی دالیان

طبق گفته Science Direct، توسعه سریع جهانی شدن، تقاضا برای انرژی را به میزان قابل توجهی افزایش داده و در نتیجه جستجو برای منابع انرژی جدید را ترویج می‌دهد. باتری‌های لیتیومی امروزه دستگاه ذخیره‌سازی انرژی ترجیحی هستند که در بسیاری از صنایع، از پهپادها گرفته تا وسایل نقلیه الکتریکی، وجود دارند...

با وجود پتانسیل بالای باتری‌های لیتیومی، این باتری‌ها در دماهای پایین ضعف جدی دارند. هنگام کار در محیط‌های با دمای پایین، معیارهای عملکرد باتری لیتیومی مانند ظرفیت، توان خروجی و طول عمر چرخه‌ای به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.

مطالعات نشان می‌دهد که در محیط‌هایی با دمای کمتر از -40 درجه سانتیگراد، ظرفیت باتری می‌تواند 12 درصد کاهش یابد. نکته قابل توجه این است که 38 درصد از خاک چین احتمالاً در طول سال دمای کمتر از -20 درجه سانتیگراد را تجربه خواهد کرد که چالش‌های زیادی را برای باتری‌های لیتیومی ایجاد می‌کند.

در ۱۶ مارس، روزنامه Science and Technology Daily گزارش داد که تیمی از محققان موسسه شیمی فیزیک دالیان به رهبری چن ژونگوی، باتری‌های لیتیومی را در پهپادهایی که در دمای بسیار پایین در شهر موهه، استان هیلونگ‌جیانگ، شمال شرقی چین پرواز می‌کردند، آزمایش کردند.

پهپاد آزمایش‌شده در دماهای بسیار پایین عملکرد قابل اعتمادی داشت و پتانسیل جدیدی را برای عملیات هوایی در شرایط سخت ایجاد کرد. با حفظ عملکرد پایدار در دمای ۳۶- درجه سانتیگراد، باتری منبع تغذیه بدون وقفه را تضمین می‌کند و آن را به یک راه‌حل امیدوارکننده برای کاربردهای حیاتی مانند اکتشاف قطبی، گشت مرزی، امدادرسانی در بلایا و لجستیک تبدیل می‌کند.

در طول پرواز آزمایشی، پهپاد با وجود هوای سرد، پایدار ماند و انتظارات مربوط به استقامت را برآورده کرد. این پهپاد با موفقیت مجموعه‌ای از معیارها، از جمله راه‌اندازی سریع، پرواز در ارتفاع بالا و ناوبری در مسیرهای پیچیده را به پایان رساند. علاوه بر این، باتری ظرفیت پایداری را بدون هیچ گونه افت یا افت غیرمنتظره توان در شرایط بسیار سرد حفظ کرد.

برای غلبه بر تخریب باتری‌های لیتیومی در شرایط بسیار سرد، تیم تحقیقاتی در موسسه فیزیک شیمی دالیان با بهینه‌سازی فرمول الکترولیت و اصلاح ماده آند، دستگاه را بهبود بخشیدند و محدوده دمای کارکرد باتری را به طور قابل توجهی گسترش دادند. در نتیجه، باتری جدید می‌تواند در محدوده دمایی -40 درجه سانتیگراد تا 50 درجه سانتیگراد، به طور مداوم برق ارائه دهد.

علاوه بر این، محققان با استفاده از مدیریت حرارتی تطبیقی و طراحی امپدانس دمای پایین، برد باتری در هوای سرد را بهبود بخشیدند. در نتیجه، کاهش دوام باتری در دمای -40 درجه سانتیگراد کمتر از 10 درصد بود که به طور قابل توجهی بهتر از میانگین فعلی 30 تا 50 درصد است. این بدان معناست که باتری جدید می‌تواند به پهپادها کمک کند تا ماموریت‌های خود را در مناطق سرد و مرتفع بدون نیاز به شارژ مکرر انجام دهند.

آقای چن ژونگوی افزود که تیم تحقیقاتی به بهبود عملکرد باتری و گسترش کاربرد این دستگاه در محیط‌های سخت ادامه خواهد داد.