گروهی از محققان موفق شده‌اند باتری لیتیوم-گوگردی بسازند که حتی پس از 25 هزار چرخه شارژ و تخلیه، همچنان 80 درصد از ظرفیت شارژ خود را حفظ می‌کند. براساس گزارش‌های منتشر شده، این پیشرفت قابل‌توجه می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت باتری‌سازی باشد.
مهندسان همواره به دنبال ساخت باتری‌های سبک‌تر و کوچک‌تر بوده‌اند که در عین حال ظرفیت بالایی داشته باشند. در این مسیر، توجه آنها بیشتر به الکترودهای باتری معطوف شده است چرا که این بخش‌ها وظیفه‌ی ذخیره‌سازی و نگهداری یون‌های لیتیوم را برعهده دارند. استفاده از مواد جدید و کارآمدتر در الکترودها می‌تواند به ساخت باتری‌هایی با وزن کمتر، اندازه کوچک‌تر و طول عمر بیشتر منجر شود.
یکی از گزینه‌های امیدوارکننده برای استفاده در باتری‌ها، گوگرد است. این ماده علاوه‌بر فراوانی زیاد در طبیعت و هزینه پایین، ویژگی‌های شیمیایی مناسبی نیز دارد که می‌تواند در افزایش ظرفیت ذخیره انرژی مفید باشد. بااین‌حال، استفاده از گوگرد با دو چالش بزرگ روبه‌رو است: برخی از واکنش‌های شیمیایی گوگرد با لیتیوم باعث ازبین‌رفتن یون‌های لیتیوم می‌شود که کارایی باتری را کاهش می‌دهد. علاوه‌براین، گوگرد در حین واکنش‌های شارژ و تخلیه منبسط می‌شود که به‌مرور زمان ساختار باتری را تخریب کرده و طول عمر آن را کاهش می‌دهد.
تیم تحقیقاتی که این باتری جدید را توسعه داده، در تلاش بوده است که بر این محدودیت‌های گوگرد غلبه کند. آنها موفق شدند الکترودی جامد از گوگرد بسازند که ساختاری متخلخل دارد. این ساختار باعث می‌شود که یون‌های لیتیوم به‌راحتی جابه‌جا شوند، بدون اینکه نیاز به واسطه‌های دیگر باشد. برای ساخت این الکترود پیشرفته، محققان ترکیبی شبیه به شیشه شامل گوگرد، بور، لیتیوم، فسفر و ید ایجاد کردند. در این میان، ید نقش کلیدی را ایفا کرد، زیرا توانست حرکت الکترون‌ها را در فرایند اکسایش-کاهش (ردوکس) تسریع کند. این موضوع باعث شد که واکنش‌های شیمیایی سریع‌تر انجام شوند و عملکرد باتری بهبود یابد.
نتیجه این نوآوری، باتری قدرتمند و بادوامی بود که توانست در دمای بالا بدون کاهش کارایی شارژ شود. اما مهم‌تر از همه، این باتری پس از 25000 بار شارژ و تخلیه، 80 درصد از ظرفیت خود را حفظ کرد که یک پیشرفت چشمگیر در مقایسه با باتری‌های لیتیوم-یونی معمولی محسوب می‌شود، زیرا این باتری‌های رایج معمولاً پس از حدود 1000 چرخه دچار افت عملکرد می‌شوند.
با وجود این موفقیت چشمگیر، محققان معتقدند که تحقیقات بیشتری برای بهبود چگالی انرژی این باتری‌ها لازم است. همچنین، احتمال دارد که با تغییر در ترکیب مواد الکترود بتوانند وزن باتری را کاهش داده و بازدهی آن را بیشتر کنند. این دستاورد می‌تواند انقلابی در صنعت باتری‌سازی ایجاد کند و در آینده، زمینه را برای ساخت دستگاه‌های الکترونیکی، خودروهای برقی و تجهیزات ذخیره‌سازی انرژی با دوام بالاتر فراهم کند.
نتایج این تحقیق در مجله معتبر «Nature» منتشر شده است.
