تک جدید دریچهای به دنیای بزرگ فناوری
به گزارش ایتنا و به نقل از اینترستینگ انجینیرینگ، گفته می‌شود این نوآوری می‌تواند آینده خودروهای الکتریکی را متحول کند و مسافت پیمایش آنها را در هر بار شارژ تا ۵۰ درصد افزایش دهد، در حالی که همزمان امنیت و طول عمر باتری‌ها را نیز بهبود می‌بخشد.
هوش مصنوعی؛ موتور محرکه این تحول
کلید این پیشرفت چشمگیر، استفاده از یادگیری ماشین برای تسریع کشف مواد با عملکرد بالا در باتری‌ها بوده است.
محققان در مطالعه جدید خود اعلام کردند: «بهبود چگالی انرژی، سرعت شارژ و پایداری باتری‌های حالت جامد از طریق نوآوری در معماری دستگاه‌ها و/یا اجزای مواد امکان‌پذیر است. بنابراین، درک مکانیسم‌های انتقال یونی و ویژگی‌های آنها برای طراحی هادی‌های یونی پیشرفته ضروری است».
شبکه‌های عصبی ثابت کرده‌اند که می‌توانند با سرعت بالا مواد بهینه را برای اجزای حیاتی باتری‌های حالت جامد، یعنی الکترولیت جامد و پوشش‌های محافظتی آن شناسایی کنند.
مقایسه باتری‌های سنتی و حالت جامد
گفتنی است خودروهای الکتریکی فعلی عمدتاً به باتری‌های لیتیوم-یونی معمولی با الکترولیت مایع متکی هستند که خطر آتش‌سوزی جزئی دارند. در مقابل، باتری‌های حالت جامد از مواد جامدی مانند سرامیک برای هدایت یون‌های لیتیوم استفاده می‌کنند که ذاتاً ایمنی را بهبود بخشیده و چگالی انرژی بالاتری ارائه می‌دهد.
چالش بزرگ صنعت خودرو
شرکت‌های خودروسازی مدت‌هاست که به دنبال ادغام این فناوری هستند، اما نبود الکترولیت‌های جامد مناسب چالشی بزرگ بوده است.
آرتم دِمیتسکی (نویسنده اصلی این مطالعه و دانشجوی دکترا در اسکولتک) در این باره می‌گوید: «ما نشان دادیم که شبکه‌های عصبی گرافی می‌توانند مواد جدید باتری حالت جامد با تحرک یونی بالا را شناسایی کنند و این کار را با سرعتی چندین برابر روش‌های سنتی شیمی کوانتومی انجام دهند».
وی می‌افزاید: «این می‌تواند توسعه مواد جدید باتری را تسریع کند، همانطور که با پیش‌بینی چندین پوشش محافظ برای الکترولیت‌های باتری حالت جامد نشان دادیم».
نقش حیاتی پوشش‌های محافظ
این پژوهش همچنین بر نقش حیاتی پوشش‌های محافظ تأکید دارد. این لایه‌ها برای محافظت از الکترولیت در برابر آند فلزی لیتیوم بسیار واکنش‌پذیر و مواد کاتد ضروری هستند. بدون آنها، عملکرد باتری می‌تواند به سرعت کاهش یابد و خطر اتصال کوتاه افزایش می‌یابد.
توضیح یک متخصص
دیمیتری آکسینوف (استادیار و از نویسندگان این مطالعه) توضیح می‌دهد: «لیتیوم فلزی آند یک عامل کاهنده قوی است، بنابراین تقریباً تمام الکترولیت‌های موجود در تماس با آن دچار کاهش می‌شوند.
ماده کاتد یک عامل اکسیدکننده قوی است. وقتی الکترولیت اکسید یا کاهش می‌یابد، یکپارچگی ساختاری خود را از دست می‌دهد که می‌تواند منجر به کاهش عملکرد یا حتی اتصال کوتاه شود».
دستاورد عملی برای خودروهای الکتریکی
در یک کاربرد عملی، تیم تحقیقاتی با موفقیت از روش‌شناسی مبتنی بر هوش مصنوعی خود برای کشف مواد پوششی جدید برای Li10GeP2S12، یکی از گزینه‌های پیشرو برای الکترولیت‌های باتری حالت جامد، استفاده کردند.
یافته‌های آنها ترکیبات امیدوارکننده‌ای مانند Li3AlF6 و Li2ZnCl4 را شناسایی کرده و راه را برای توسعه باتری‌های نسل جدید با کارایی و استحکام بالا هموار کرده است.
انقلابی در صنعت انرژی
گفته می‌شود این پیشرفت می‌تواند چشم‌انداز ذخیره انرژی را با خودروهای الکتریکی و وسایل الکترونیکی قابل حمل ایمن‌تر، بادوام‌تر و با عملکرد بالاتر متحول کند.
با این دستاورد، به نظر می‌رسد آینده خودروهای الکتریکی درخشان‌تر از همیشه باشد. این فناوری نه‌تنها می‌تواند مشکل اصلی خودروهای برقی – یعنی محدودیت مسافت – را حل کند، بلکه می‌تواند هزینه‌های نگهداری را کاهش داده و امنیت را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
سؤالی برای تأمل
آیا این فناوری می‌تواند نقطه عطفی برای پذیرش گسترده خودروهای الکتریکی باشد؟ پاسخ این سؤال را آینده نزدیک مشخص خواهد کرد، اما آنچه مسلم است این است که صنعت باتری در آستانه یک تحول بزرگ قرار دارد.
