برنده جایزه نوبل آکیرا یوشینو: باتری لیتیومی همچنان در صنعت باتری ده سال دیگر تسلط خواهد داشت

[چگالی انرژی باتری های لیتیومی در آینده ممکن است به 1.5 برابر تا 2 برابر جریان برسد، به این معنی که باتری ها کوچکتر می شوند. ]
[محدوده کاهش هزینه باتری لیتیوم یون حداکثر بین 10 تا 30 درصد است. نصف کردن قیمت سخت است. ]
از گوشی های هوشمند گرفته تا خودروهای الکتریکی، فناوری باتری به تدریج در تمام جنبه های زندگی نفوذ می کند. بنابراین، باتری آینده در کدام جهت توسعه خواهد یافت و چه تغییراتی را برای جامعه به ارمغان خواهد آورد؟ با در نظر گرفتن این سؤالات، خبرنگار First Financial ماه گذشته با آکیرا یوشینو، دانشمند ژاپنی که امسال جایزه نوبل شیمی را برای باتری های لیتیوم یونی دریافت کرد، مصاحبه کرد.
به نظر یوشینو، باتری های لیتیوم یونی همچنان در صنعت باتری در 10 سال آینده تسلط خواهند داشت. توسعه فناوری‌های جدید مانند هوش مصنوعی و اینترنت اشیا، تغییرات «غیرقابل تصور» را در چشم‌انداز کاربرد باتری‌های لیتیوم یون به همراه خواهد داشت.
تغییر غیر قابل تصور
هنگامی که یوشینو از اصطلاح "قابل حمل" آگاه شد، متوجه شد که جامعه به باتری جدیدی نیاز دارد. در سال 1983 اولین باتری لیتیومی جهان در ژاپن متولد شد. یوشینو آکیرا اولین نمونه اولیه باتری لیتیوم یونی قابل شارژ در جهان را تولید کرد و سهم برجسته ای در توسعه باتری های لیتیوم یونی به طور گسترده در گوشی های هوشمند و وسایل نقلیه الکتریکی در آینده خواهد داشت.
ماه گذشته، آکیرا یوشینو در یک مصاحبه اختصاصی با شماره 1 Financial Journalist گفت که پس از اطلاع از برنده شدن جایزه نوبل، "احساس واقعی ندارد." مصاحبه‌های کامل بعداً مرا بسیار مشغول کرد و نمی‌توانستم خیلی خوشحال باشم.» آکیرا یوشینو گفت. اما با نزدیک شدن به روز دریافت جوایز در ماه دسامبر، واقعیت جوایز قوی تر شده است.
در 30 سال گذشته، 27 دانشمند ژاپنی یا ژاپنی برنده جایزه نوبل شیمی شده اند، اما تنها دو نفر از آنها، از جمله آکیرا یوشینو، به عنوان محقق شرکتی جوایزی دریافت کرده اند. در ژاپن، محققان مؤسسات تحقیقاتی و دانشگاه‌ها به طور کلی جوایزی دریافت می‌کنند و تعداد کمی از محققان شرکتی از این صنعت جوایزی را کسب کرده‌اند.» آکیرا یوشینو به روزنامه اول مالی گفت. وی همچنین بر انتظارات این صنعت تاکید کرد. او معتقد است که تحقیقات زیادی در سطح نوبل در داخل شرکت وجود دارد، اما صنعت ژاپن باید رهبری و کارایی خود را بهبود بخشد.
یوشینو آکیرا معتقد است که توسعه فناوری‌های جدید مانند هوش مصنوعی و اینترنت اشیا، تغییرات غیرقابل تصوری را در چشم‌انداز کاربرد باتری‌های لیتیوم یون ایجاد می‌کند. به عنوان مثال، پیشرفت نرم افزار باعث سرعت بخشیدن به فرآیند طراحی باتری و توسعه مواد جدید می شود و می تواند بر استفاده از باتری تأثیر بگذارد و به باتری اجازه می دهد در بهترین محیط استفاده شود.
یوشینو آکیرا نیز بسیار نگران سهم تحقیقات خود در حل مسائل جهانی تغییرات آب و هوایی است. او به خبرنگار مالی اول گفت که به دو دلیل جایزه گرفته است. اولین مورد کمک به توسعه یک جامعه تلفن همراه هوشمند است. دوم فراهم کردن وسیله ای مهم برای حفاظت از محیط زیست جهانی است. کمک به حفاظت از محیط زیست در آینده بیشتر و بیشتر آشکار خواهد شد. در عین حال، این یک فرصت تجاری عالی نیز هست.» آکیرا یوشینو به یک خبرنگار مالی گفت.
یوشینو آکیرا در طی یک سخنرانی در دانشگاه میجو به عنوان استاد به دانشجویان گفت که با توجه به انتظارات بالای مردم برای استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و باتری ها به عنوان یک اقدام متقابل برای گرمایش جهانی، او اطلاعات خود را از جمله افکار خود در مورد مسائل زیست محیطی ارائه خواهد کرد. ”
چه کسی بر صنعت باتری تسلط خواهد داشت
توسعه فناوری باتری یک انقلاب انرژی به راه انداخت. از تلفن های هوشمند گرفته تا خودروهای الکتریکی، فناوری باتری در همه جا وجود دارد و هر جنبه ای از زندگی مردم را تغییر می دهد. اینکه باتری آینده قدرتمندتر و هزینه کمتری خواهد داشت یا خیر، روی هر یک از ما تأثیر خواهد گذاشت.
در حال حاضر، صنعت متعهد به بهبود ایمنی باتری و در عین حال افزایش چگالی انرژی باتری است. بهبود عملکرد باتری همچنین به مقابله با تغییرات آب و هوایی از طریق استفاده از انرژی های تجدیدپذیر کمک می کند.
به نظر یوشینو، باتری‌های لیتیوم یونی همچنان در صنعت باتری در 10 سال آینده تسلط خواهند داشت، اما توسعه و ظهور فناوری‌های جدید نیز به تقویت ارزش‌گذاری و چشم‌انداز صنعت ادامه خواهد داد. یوشینو آکیرا به اولین کسب و کار نیوز گفت که چگالی انرژی باتری های لیتیومی در آینده ممکن است به 1.5 برابر تا 2 برابر جریان برسد که به این معنی است که باتری کوچکتر می شود. "این باعث کاهش مواد و در نتیجه کاهش هزینه می شود، اما کاهش قابل توجهی در هزینه مواد وجود نخواهد داشت." وی گفت: کاهش قیمت باتری های لیتیوم یونی حداکثر بین 10 تا 30 درصد است. می خواهید به نصف قیمت دشوارتر است. ”
آیا دستگاه های الکترونیکی در آینده سریعتر شارژ می شوند؟ آکیرا یوشینو در پاسخ گفت که یک تلفن همراه در 5-10 دقیقه پر می شود که در آزمایشگاه به دست آمده است. اما شارژ سریع نیاز به ولتاژ قوی دارد که بر عمر باتری تأثیر می گذارد. در بسیاری از شرایط در واقعیت، ممکن است افراد نیازی به شارژ سریع نداشته باشند.
از باتری‌های اولیه سرب اسید گرفته تا باتری‌های نیکل-فلز هیدرید که پایه‌های اصلی شرکت‌های ژاپنی مانند تویوتا هستند، تا باتری‌های لیتیوم یونی که توسط Tesla Roaster در سال 2008 استفاده شد، باتری‌های لیتیوم یون مایع سنتی بر باتری‌های نیرو غالب بوده‌اند. بازار ده سال در آینده، تضاد بین چگالی انرژی و الزامات ایمنی و فناوری سنتی باتری لیتیوم یون به طور فزاینده ای برجسته خواهد شد.
در پاسخ به آزمایش‌ها و محصولات باتری‌های حالت جامد از شرکت‌های خارج از کشور، آکیرا یوشینو گفت: «من فکر می‌کنم باتری‌های حالت جامد مسیر آینده را نشان می‌دهند و هنوز جای زیادی برای بهبود وجود دارد. امیدوارم به زودی شاهد پیشرفت های جدید باشم.»
او همچنین گفت که باتری های حالت جامد از نظر فناوری مشابه باتری های لیتیوم یونی هستند. از طریق بهبود فناوری، سرعت شنای یون لیتیوم در نهایت می تواند به حدود 4 برابر سرعت فعلی برسد. آکیرا یوشینو به خبرنگار First Business News گفت.
باتری های حالت جامد باتری های لیتیوم یونی هستند که از الکترولیت های حالت جامد استفاده می کنند. از آنجایی که الکترولیت‌های حالت جامد جایگزین الکترولیت‌های آلی بالقوه انفجاری در باتری‌های لیتیوم یون سنتی می‌شوند، این دو مشکل اصلی چگالی انرژی بالا و عملکرد ایمنی بالا را حل می‌کند. الکترولیت های حالت جامد با انرژی یکسان استفاده می شوند باتری جایگزین الکترولیت دارای چگالی انرژی بالاتر، در عین حال دارای قدرت بیشتر و زمان استفاده طولانی تر است که روند توسعه نسل بعدی باتری های لیتیومی است.
اما باتری‌های حالت جامد با چالش‌هایی مانند کاهش هزینه‌ها، بهبود ایمنی الکترولیت‌های جامد و حفظ تماس بین الکترودها و الکترولیت‌ها در طول شارژ و دشارژ مواجه هستند. در حال حاضر، بسیاری از شرکت‌های خودروسازی غول‌پیکر جهانی سرمایه‌گذاری زیادی در تحقیق و توسعه برای باتری‌های حالت جامد انجام می‌دهند. به عنوان مثال، تویوتا در حال توسعه یک باتری حالت جامد است، اما هزینه آن فاش نشده است. موسسات تحقیقاتی پیش بینی می کنند که تا سال 2030، انتظار می رود تقاضای جهانی باتری های حالت جامد به 500 گیگاوات ساعت برسد.
پروفسور ویتینگهام که جایزه نوبل را با آکیرا یوشینو به اشتراک گذاشت، گفت که باتری های حالت جامد ممکن است اولین باتری هایی باشند که در وسایل الکترونیکی کوچک مانند تلفن های هوشمند استفاده می شوند. زیرا هنوز مشکلات بزرگی در کاربرد سیستم‌های مقیاس بزرگ وجود دارد.» پروفسور ویتینگهام گفت.