لجعل البطاريات أكثر أمانًا ، يقوم الباحثون بتطوير بطاريات الحالة الصلبة التي تستخدم فيها المواد الصلبة كإلكتروليت. المواد الصلبة غير القابلة للاشتعال آمنة للاستخدام ولها تأثير ضئيل على البيئة. معظم الأبحاث الحالية على الإلكتروليتات الصلبة يشمل الفخار، تتعامل مع الأيونات جيدًا ، لكنها هشة ويمكن أن تتشقق أو تنكسر بسهولة.
طورت مجموعة براون مادة يمكن استخدامها كإلكتروليت صلب ، مصنوعة من خليط من أنابيب النحاس والبوليمر المشتقة من الخشب وتسمى ألياف السليلوز النانوية. مادة البوليمر التي صنعها الباحثون رقيقة جدًا ومرنة ، مثل الورق ، مما يجعلها سهلة الاستخدام في الإنتاج ، ومع ذلك ، فإن الموصلية الأيونية لها تشبه تلك الموجودة في المواد السميكة والهشة مثل الفخار.
قال يو تشي ، الأستاذ في كلية براون للهندسة ، “تتحرك أيونات الليثيوم من خلال الآليات التي نراها في الفخار المعدني في هذا المنحل بالكهرباء العضوي ، مما يؤدي إلى زيادة الموصلية الأيونية”.
وأوضح التقرير، أنه “سيؤدي استخدام المنتجات الطبيعية إلى تقليل التأثير الكلي لإنتاج البطاريات على بيئتنا ، فقد أستخدمت بطاريات الليثيوم أيون من الجيل الحالى، مثل تلك المستخدمة فى الهواتف وأجهزة الكمبيوتر والمركبات الإلكترونية، السوائل المتطايرة كإلكتروليتات، وتقوم هذه الإلكتروليتات بتوصيل أيونات الليثيوم بين الأقطاب الموجبة والسالبة للبطارية.
وتقوم الإلكتروليتات السائلة بهذه المهمة بشكل جيد، لكنها سامة ويمكن أن تكون خطيرة، إذا تعرضت البطارية لدائرة كهربائية قصيرة، على سبيل المثال، يمكن للسائل أن يحترق ويمكن أن تشتعل البطارية، هذه ليست مشكلة في الاستخدام اليومي، لكنها أدت إلى سحب بعض البطاريات التي تم تصنيعها بشكل غير صحيح.
ولجعل البطاريات أكثر أمانًا، يقوم الباحثون بتطوير بطاريات الحالة الصلبة، حيث يتم استخدام مادة صلبة كإلكتروليت بدلاً من ذلك، ستكون المادة الصلبة غير القابلة للاشتعال أكثر أمانًا في الاستخدام ومن المحتمل أن تكون أقل ضررًا بيئيًا للإنتاج، وتضمنت معظم الأبحاث الحالية في الإلكتروليتات الصلبة السيراميك، الذي يوصل الأيونات جيدًا ولكنه هش ويمكن أن يتشقق أو ينكسر بسهولة.
فى النهاية توصل فريق براون مادة لاستخدامها كإلكتروليت صلب يتكون من مزيج من أنابيب النحاس والبوليمر المشتقة من الخشب وتسمى ألياف السليلوز النانوية، إن مادة البوليمر التي طورها الباحثون رقيقة للغاية ومرنة، مثل ورقة، مما يسهل استخدامها في التصنيع، ومع ذلك، فإن موصلية أيوناتها جيدة مثل المواد الأكثر سمكًا وهشاشة مثل السيراميك.