نیاز به سرعت
شارژ باتری منجر به تولید حرارت فراوان میشود، حالا اگر بخواهید باتری را سریعتر شارژ کنید، حرارت تولید شده حتی بیشتر خواهد بود
معنای این قمار در سطح سختافزاری چیست؟ موضوع عمدتا به مدیریت حرارت باز خواهد گشت. همانطور که هرکسی که لپتاپ خود را هنگام استفاده به برق متصل میکند میداند، شارژ باتری منجر به تولید حرارت فراوان میشود. حالا اگر بخواهید باتری را سریعتر شارژ کنید، حرارت تولید شده حتی بیشتر خواهد بود.
برای حل این مشکل، StoreDot اساسا در حال ساخت یک باتری طویل با انبوهی از فضا میان هر سلول است. این سلولها فواصل بسیار زیادی بین خود دارند و بدنه باتری هم به حفرههایی مجهز شده که جریان هوا را میان تمام اجزا به حرکت در میآورند. شارژ باتری هم درون پایهای مخصوص و مجهز به چند فن صورت میگیرد که هوا را به سمت باتری هدایت کرده و حرارت را تحت کنترل در میآورند.
هرکسی میتواند چنین کاری را با تکنولوژی کنونی باتریها به انجام برساند، اما بهایی کاملا بدیهی وجود خواهد داشت: تراکم بسیار پایینتر انرژی، به این معنا که باتری باید به شکل قابل توجهی بزرگتر باشد تا همان مقدار از شارژ را در خود نگه دارد. StoreDot با کار روی یک تکنولوژی تازه که اجازه تراکم شارژ بسیار بیشتر را میدهد، در صدد جبران خسارت برآمده. در نهایت، باتری باید مقداری یکسان از شارژ را نسبت به باتریهای کنونی در خود جای دهد، حتی با اینکه مواد باتری کمتری در آن به کار رفته است.
ماجرای تراکم
گوگرد معمولا واکنشهای شیمیایی ناخواسته درون باتری به وجود میآورد، اما سیلیکون از چنین مشکلاتی رنج نمیبرد
تمام باتریهای لیتیوم-یونی نیازمند الکترودهایی هستند که از موادی ساخته شده باشند که بتوانند وقتی مشغول انتقال شارژها از یک الکترود به الکترود دیگر نیستند، یونهای لیتیوم را در خود ذخیره کنند. یکی از موادی که به صورت رایج مورد استفاده قرار میگیرد، گرافیت است؛ فرمی از کربن که از چندین لایه صفحه گرافین تشکیل شده و به یونهای لیتیوم اجازه میدهد خودشان را میان این صفحات جای دهند. اما موادی دیگر نیز وجود دارند، مانند گوگرد و سیلیکون که میتوانند لیتیوم بیشتری را در خود ذخیره کنند. گوگرد معمولا واکنشهای شیمیایی ناخواسته درون باتری به وجود میآورد، اما سیلیکون از چنین مشکلاتی رنج نمیبرد.
پس چرا همه شروع به استفاده از سیلیکون نمیکنند؟ به خاطر اینکه با ذخیرهسازی انبوهی از لیتیوم درون آن، سیلیکون شروع به انبساط میکند. سیکل انبساط و انقباضی که هنگام شارژ و تخلیه شارژ رخ میدهد، به تمام ساختارهای ریز درون سیلیکون آسیب میزند و در ابعاد بزرگتر هم شاهد آسیب رسیدن به تمامیت ساختاری خود باتری خواهیم بود. بنابراین سر در آوردن از چگونگی مدیریت تغییرات حجمی، یکی از کلیدیترین مسائل در ساخت باتریهای لیتیوم یونی مبتنی بر سیلیکون به حساب میآید.
StoreDot به سراغ یک پلیمر انعطافپذیر نیز رفته که در صورت پارگی، قابلیت خودترمیمی دارد
اگرچه این کار مشکلات یکپارچکی ساختار باتری در ابعاد وسیع را رفع و رجوع میکند، مشکلات ابعاد کوچکتر که هنگام انبساط و انقباض الکترودهای موجود در سلولها بروز مییابند همچنان به قوت خود باقی خواهند بود. در این جا نیز راهکار کمپانی ظاهرا با برخی از تحقیقات صورت گرفته در سال ۲۰۱۷ میلادی همپوشانی دارد. در این پژوهش، سیلیکون تبدیل به ذرات نانو شد و الکترودها در واقع از لایهای از ذرات نانو تشکیل شده بودند، مانند زمانی که چند صد تیله را درون یک جعبه میریزید. این منجر به شکلگیری یک مساحت سطحی بالا میشود که رسانای شارژ به صورت سریع خواهد بود.
درست مانند پژوهش قبلی، ذرات نانو درون الکترودی انعطافپذیر نگهداری میشوند که میتواند همراه با آنها انبساط یابد. درحالی که محققان در سال ۲۰۱۷ میلادی از گرافین استفاده کرده بودند، StoreDot ظاهرا به سراغ یک پلیمر انعطافپذیر رفته که در صورت پارگی، قابلیت خودترمیمی دارد (در واقع پلیمرهای خود ترمیمگر برای حداقل یک دهه در دسترس بودهاند). مشخص نیست که آیا این پلیمر هم خاصیت رسانایی دارد و میتواند شارژ را به درون و بیرون ترکیب سیلیکون و لیتیوم منتقل کند یا خیر. اگر پاسخ این سوال منفی باشد، بدون تردید از موادی دیگر نیز استفاده شده که آنها هم به اندازه ذرات نانوی سیلیکونی منبسط و منقبض میشوند.