مدت زمان زیادی است که باتری‌ها توجه طرفداران محیط زیست را به عنوان راه حلی جهت ذخیره انرژی به خود جلب کرده‌اند. متاسفانه افت قابل توجه در توان عملکرد آنها با کاهش دما مانع از استفاده عملی آنها در نمونه‌هایی مانند ماشین‌های برقی شده است. اکنون پژوهشگرانی در ایالات متحده آمریکا نشان داده‌اند که قرار دادن یک ورقه فلزی به درون باتری‌های لیتیوم یونی به آنها اجازه می‌دهد تا از طریق حرارت مقاوتی به بهینه دمای عملکرد دست پیدا کنند.

چااو-یانگ-وانگ (Chao-Yang Wang) از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا که به مدت 20 سال به روی باتری‌ها و سلول‌های سوختی فعالیت نموده است، بیان می‌دارد که عملکرد پایین در دماهای زیر صفر یکی از مشکلات با سابقه طولانی برای باتری‌ها– ازجمله باتری‌های لیتیوم یونی- بوده است. او اضافه می‌کند که آنها "ایده‌های بسیار متفاوتی را سعی کرده‌اند، اما در انتها با یافتن تنها یک ورقه فلزی نازک به عنوان راه گشای این مشکل، بسیار شگفت زده شدند."

جریان‌های گرم

در واقع راه حل این گروه چیزی بیشتر از یک لایه فلزی نازک نبود، به طوری که به درون سلول لیتیوم یونی همراه با یک کلید جای گرفته باشد. با روشن بودن کلید، جریان در لایه برقرار می‌شد و از طریق گرمای مقاومتی، منجر به افزایش دما به دمایی بالاتر از دمای انجماد می‌شود. در این مرحله می‌توان آنرا خاموش نمود و بنابراین جریانی از ورقه عبور نخواهد کرد.

این نمونۀ گرمایشی اضافه شده در بازه 20-30 ثانیه کار می‌کند. در حالی که تنها 1.5 درصد به وزن و 0.04 درصد به هزینه باتری اضافه نموده است، افزایش شش برابری توان را در دمای 30 درجه زیر صفر نیز به همراه آورده است. سایر تلاش‌ها در رابطه با کاهش توان باتری‌های لیتیومی همراه با کاهش دما مربوط به منابع گرمایشی محیط خارج می‌شود. هزینه استفاده از این منابع بالاست و انرژی زیادی مصرف می‌کنند، چنان که پیش از گرم شدن مولفه‌های بالقوه درون باتری دمای خود باتری را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند.

گرمادهی مستقیم:

به گفته وانگ " به منظور تولید یک باتری با توان بالا تنها لازم است تا وجه مشترک الکتروشیمایی را گرما دهیم، برای یک وجه مشترک سبک این کار هزینه حرارتی کمی نیاز دارد." از طریق گرم کردن مستقیم خود ماده الکترولیت که مربوط می‌شود به "باتری‌های همه فصله" می‌توان زمان فعالسازی ماده و مصرف انرژی در مولفه حرارتی آنرا به کمینه مقدار برسانیم. وانگ بهبود بیشتر در بازدگی "باتری‌های همه فصله" گروهشان را ممکن می‌داند چرا که همچنان مقداری گرمای اتلافی وجود دارد که موجب گرم شدن خود ماده سازنده باتری می‌شود. به پیشنهاد او می‌توان از طریق بهبود در نحوه توزیع گرما در مورد کنونی مصرف گرما را از 3-5 درصد به 1 درصد تقلیل داد.

به سرعت به سمت تجاری شدن

از چه مدت قبل، این "باتری‌های همه فصله" به درون ماشین‌های برقی راه یافته‌اند؟ به پیشنهاد وانگ سهولت در حل مشکل این باتری‌ها منجر به تقلیل مشکلات تکنیکی و تجاری سازی آنها می‌شود. به علاوه، EC Power، یکی از شرکت‌های حمایت کننده از او در سال 2011 و در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا تا حال تمام باتری‌های لازم در این پژوهش را فراهم کرده است و اکنون آماده دریافت سفارشات است. به بیان او کوتاهترین مسیر جهت جذب در مقیاس بزرگ می‌تواند به کمک یک شریک انجام شود. چالش عمده در تجاری سازی، از نقطه نظر مالی است و نه از نظر عملی. به بیان وانگ "حجم سرمایه گذاری مورد نیاز بسیار بزرگ است. احتمالا" سریعترین راه از طریق تیم شدن با سایر شرکت‌های بزرگ و ترکیب تولیدات قابل توجه آنها با تکنولوژی شرکت EC Power است."

این یافته علمی درون مجله نیچر به چاپ رسیده است.

آنا دیمینگ (Anna Demming) به عنوان ویراستار آنلاین در nanotechweb.org مشغول است.

Mini metal blanket foils lithium-battery freeze