13 فنآوری نوظهور برای باتری در سال 2013
در این مقاله به بررسی ۱۳ استارت آپ خواهیم پرداخت که در زمینه فنآوری باتری فعالیت می کنند. نتیجه کار این شرکت‌ها می‌تواند با غلبه بر یکی از اساسی‌ترین مشکلات صنعت الکترونیک، یعنی نحوه ذخیره انرژی، دنیایی که ما در آن زندگی می‌کنیم را دگرگون کنند.
باتری‌ها محل تامین انرژی گجت‌های الکترونیکی ما به شمار می‌روند. همه تلفن‌های همراه، لپ‌تاپ‌ها، وسایل نقلیه الکتریکی برای کار به باتری نیاز دارند. اگر آن باتری نیز هر روز به خوابیدن در آغوش پریز برق نیاز داشته باشد، آن‌گاه ما نیز هر روز به شبکه برق سراسری نیازمند خواهیم بود.
در حال حاضر شرکت‌های مختلفی بر روی فنآوری باتری در حال تحقیق و جستجو هستند، اما این راه بسیار سنگلاخ و صعب‌العبور به نظر می رسد. برای نشان دادن این مسئله کافی است به مقایسه رشد فنآوری باتری در مقایسه با سایر فنآوریهای الکترونیکی نگاهی بیندازیم .
مطابق قانون مور که برای اکثر مولفه‌های الکتریکی رایانه‌ها مانند پردازشگر، هارد و رم مصداق دارد، قدرت یا ظرفیت این بخش‌ها هر ۱۸ ماه به دو برابر افزایش می‌یابد. این بدان معنی است که از زمان پیدایش باتری‌های امروزی در دهه ۱۸۵۰ تاکنون، چگالی انرژی باتری‌ها می‌بایست میلیاردها میلیارد بار رشد داشته باشد. حال آن‌که کل پیشرفت چیزی در حدود ۸ برابر بوده است.
این حقیقت که باتری گلکسی اس 4 با آن صفحه نمایش عظیم‌الجثه و خوش‌خوراک و پردازشگر ۴یا ۸ هسته‌ای ویرانگر حتی سه برابر باتری نوکیا ۳۳۱۰ ماقبل تاریخی هم نیست، نشان می‌دهد که یک جای کار می‌لنگد.
اما به نظر می‌رسد در سال‌های اخیر تحرک زیادی برای تغییر وضعیت صورت گرفته است. برای مثال در سال ۲۰۰۹، اوباما با دست و دلبازی تمام مبلغ ۲.۴ میلیارد دلار حمایت دولتی را برای توسعه ۴۸ تکنولوژی نوین در زمینه باتری و وسایل نقلیه الکتریکی اختصاص داد.
در ادامه این گزارش به بررسی ۱۳ فنآوری نوین باتری می پردازیم که ممکن است در آینده‌ای نسبتاً نزدیک تلفن‌های هوشمند یا وسایل نقلیه الکتریکی را از ملاقات روزانه با شارژها بی‌نیاز کند.
• Ambri: این شرکت یکی از مشهور‌ترین استارت آپ ها در زمینه باتری است که نام سابق آن Liquid Metal Battery «باتری فلز مایع» بود. بنیان‌گذار این شرکت یکی از اساتید دانشگاه MIT به نام دان سادووی است. در این شرکت افراد معروفی نظیر بیل گیتس و شرکت نفتی توتال سرمایه‌گذاری کرده‌اند.
این شرکت در نظر دارد با استفاده از نمک مایعی که بین دو لایه از فلز مایع ساندویچ شده، باتری‌هایی را برای شبکه برق تولید کند. باتری‌های این شرکت حداقل ۱.۵ سال تا تجاری شدن فاصله دارند. شاید بتوان از این باتری‌ها در کنار پنل‌های خورشیدی برای تامین انرژی‌های پاک استفاده نمود، چرا که یکی از مشکلات اساسی انرژی خورشیدی ذخیره انرژی در روزهای آفتابی و استفاده از آن در سایر مواقع است.
• Imprint Energy: با استفاده از فلز روی به جای لیتیوم و بهره‌گیری از فنآوری چاپ صفحه‌ای، این شرکت توانسته است باتری‌هایی بسیار نازک، متراکم، انعطاف‌پذیر و کم‌هزینه تولید کند. قابلیت خم شدن و ضخامت بسیار کم این باتری‌ها استفاده از آنها در گجت‌های پوشیدنی را نیز امکان‌پذیر ساخته است.
این شرکت در حال حاضر حجم اندکی از باتری‌های خود را برای استفاده مشتریان خاص تامین می‌کند و در نظر دارد که فرآیند تولید را در چند سال آینده برای استفاده‌های گسترده‌تر تجاری توسعه دهد.
• Alveo Energy: این شرکت که کمتر از یک سال از عمر آن می‌گذرد، قصد دارد از مایع حیات (آب) در ترکیب با رنگ، آهن و مس جهت ساخت باتری استفاده نماید. این باتری‌ها بسیار ارزان بوده و عمری طولانی خواهند داشت. تحقیقات پشت این فنآوری توسط یکی از دانشجویان دانشگاه استنفورد به نام کالین وسلز و استاد او رابرت هاگینز انجام گرفته است. آنها توانستند برای توسعه تکنولوژی ابداعی خود بودجه تحقیقاتی به ارزش ۴ میلیون دلار از اداره انرژی آمریکا دریافت نمایند.
• Pellion: این شرکت با روشی نامعمول و اعجاب انگیز به فرمول شیمیایی تهیه باتری خود دست یافت. استفاده از الگوریتم‌های کامپیوتری و شبیه سازی‌های مختلف آنها را قادر ساخت که برای آنود منیزیم از میان ۱۰ هزار کاتود بالقوه، زوج مناسب را پیدا کنند.
گربراند سدر، یکی از موسسان این شرکت که اتفاقاً یکی از اساتید دانشگاه MIT نیز می‌باشد، پروژه‌ای را تحت عنوان پروژه ژنوم مواد رهبری کرد که تحت آن، امکان پیشرفت در علم مواد با استفاده از مدل‌سازی‌ها و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری میسر شود.
پلیون ادعا می‌کند چگالی انرژی باتری‌های منیزیومی بسیار بالا و از باتری‌های لیتیوم یونی فعلی بیشتر است. این شرکت نیز از حمایت‌های دولتی و خصوصی مختلفی بهره می‌برد.
• QuantumScape: این شرکت یکی از استارت‌آپ‌های مخفی دره سیلیکون است. فنآوری این شرکت نیز در دانشگاه استنفورد توسعه یافته. موسس این شرکت جاگدیپ سینگ است. این شرکت در نظر دارد یک نوع باتری به نام باتری تمام الکترونی تهیه کند، که تراکم انرژی آن در حد سوخت‌های فسیلی است. خوسلا ونچرز از جمله حامیان بزرگ این شرکت تازه تاسیس است.
• Envia: یک سال قبل، انویا اعلام کرد قادر است با هزینه‌ای معادل ۲۵ تا ۳۰ هزار دلار نوعی باتری لیتیوم یونی برای وسایل نقلیه الکتریکی تولید کند که هر ۴۸۰ کیلومتر یک بار نیاز به شارژ داشته باشد. این شرکت که در سال ۲۰۰۷ تاسیس شده، نوعی کاتود ارزانقیمت را در ترکیب با آنود سیلیکون کربنی و الکترولیت ولتاژ بالا به کار می‌برد. این شرکت توسط دولت فدرال، جنرال موتورز و تعدادی از کمپانی‌های عظیم بین‌المللی پشتیبانی می‌شود.
• GELI: اگر چه جلی باتری‌های جدید نمی‌سازد، اما تهیه سیستم عامل و نرم‌افزارهای باتری‌های شبکه برق در دستور کار این شرکت است. موسسات و مالکان ساختمان می‌توانند از باتری‌های تحت حمایت این شرکت برای خدماتی نظیر ذخیره انرژی خورشیدی یا ذخیره انرژی و تخلیه آن هنگامی که تعادل عرضه و تقاضای برق بر هم می‌خورد، استفاده کنند.
• Sila Nanotechnologies: این شرکت در سال ۲۰۱۱ توسط محققانی تاسیس شد که با مرکز فنآوری جورجیا همکاری می‌کنند. باتری‌های لیتیوم یونی تولیدی این شرکت سبک‌تر و تراکم انرژی آن دو برابر باتری‌های فعلی بازار است. این شرکت نیز موفق به اخذ ۱.۷۳ میلیون دلار بودجه تحقیقاتی از اداره انرژی فدرال آمریکا شده است.
• Boulder Ionics: این شرکت به دنبال فنآوریهای پیشرو در قسمت الکترولیت باتری‌ها است، جایی که یون‌ها بین آنود و کاتود جابه‌جا می‌شوند. الکترولیت مایعی که در این شرکت در حال توسعه است می‌تواند در دماها و ولتاژهای بالا فعالیت کند و نسبت به الکترولیت‌های رایج فعلی، مقرون به صرفه‌تر است.
• Pireto Battery: این شرکت محصول ذهن امی پریتو، استاد شیمی دانشگاه کلورادو است. او ادعا می کند باتری‌های لیتیوم یونی شرکت وی ظرف پنج دقیقه شارژ می‌شوند و پنج برابر بیشتر از باتری‌های فعلی دوام می‌آورند. فنآوری نانوتکنولوژی این شرکت از سیم‌های نانوی مسی به عنوان آنود و از پلیمری جامد به عنوان الکترولیت بهره می‌گیرد.
• Sakti3: این استارت‌آپ میشیگانی است و باتری‌هایی جامد تولید می‌کند که تراکم انرژی بالایی دارد. جامد بودن باتری به منزله ایمنی بالاتر است، چرا که الکترولیت آن از مایعات قابل اشتعال تشکیل نمی‌شود. حامیان این استارت‌آپ جنرال‌موتورز، ایتوچو و خوسلا ونچرز هستند.
• Xilectric: این شرکت در حال بازسازی "باتری ادیسون" است که باتری نیکل آهن است. اما باتری این شرکت از آلومینیوم و منیزیم ساخته می‌شود که به ادعای سازندگان، سبب کاهش قیمت و بهتر شدن عملکرد می‌شود. این شرکت نیز ۱.۷۳ میلیون دلار بودجه تحقیقاتی دولتی را از اداره انرژی فدرال آمریکا دریافت کرده است.
• Amprius: این شرکت بر اساس مطالعات یو کیو، محقق دانشگاه استنفورد بنا شده است. باتری‌های لیتیوم یونی این شرکت آنودهایی با نانو-ساختارهای سیلیکونی دارند که سبب افزایش تراکم انرژی به میزان 4 برابر می‌شود. این استارت آپ ۲۵ میلیون دلار حمایت مالی از شرکت‌های مختلف دریافت نموده است.
