کلسیم، عنصر کلیدی در باتری های مایع
باتری‌های مایع که توسط پروفسور دونالد سادُوِی از دانشگاه MIT طراحی و ساخته شد، باتری‌های شگفت انگیزی هستند که قابلیت ذخیره انرژی برای مدت زمانی بیش از ۱۲ ساعت را دارند و انرژی ذخیره شده را به تدریج مصرف می‌کنند.
به گزارش کلیک، این باتری‌ها می‌توانند برای سیستم انرژی‌های تجدید پذیر منبع ذخیره جالبی باشد. پروفسور دونالد سادُوی و تیمش نوع جدیدی از باتری مایع را طراحی کرده‌‌اند که طبق گفته آن‌ها کارآمدتر است و برای مصرف کنندگان مقرون به صرفه تر خواهد بود. سلول‌های انرژی مایع که توسط دونالد سادُوی طراحی و توسط آمبِری تجاری سازی شدند، منحصر به فرد هستند زیرا تمام عناصر در حین فعالیت باتری در حالت مایع هستند. این باتری‌ها در اصل از منیزیم به عنوان الکترود منفی و از آنتیموان به عنوان الکترود مثبت همراه با نمک مذاب الکترولیت استفاده می‌کنند. فناوری جدید به کار رفته در این باتری‌ها از کلسیم که یک ماده شیمیایی فراوان و مقرون به صرفه است، استفاده می‌کند. کلسیم هم می‌تواند برای الکترود و هم برای نمک مذاب در درون باتری مورد استفاده قرار گیرد.
کار کردن با کلسیم که ماده شیمیایی پیچیده‌ای بود، دشوار بود زیرا سریعا در نمک حل می‌شود و این موضوع استفاده از آن در باتری مایع را چالش برانگیز می‌کند. برای استفاده از کلسیم در باتری مایع باید سه لایه مایع مجزا ایجاد شود؛ این سه لایه باید به گونه‌ای طراحی شوند که با وجود مجزا بودن از یکدیگر در حین فعالیت باتری هر سه لایه با هم عمل کنند. دمای ذوب کلسیم بالا است و از لحاظ نظری باتری باید در دمای ۹۰۰ درجه سلسیوس فعالیت است و سادونوِی اذعان کرد "انجام این کار بسیار دشوار است".
تیم تحقیقاتی برای حل کردن این مسأله دشوار، کلسیم را زمانی که در حال ایجاد کردن الکترود مایع بود با منیزیم ترکیب کردند. منیزیم دارای نقطه ذوب پایینتری است و این امکان را برای باتری فراهم می‌کند که در دمای پایینتری فعالیت کند. همچنین تیم تحقیقاتی فرمول جدیدی برای لایه الکترود باتری ایجاد نموده‌اند، که محوری برای انتقال یون‌ها در بین الکترود‌ها فراهم می‌کند. این فرمول جدید که بر اساس وجود نمک طراحی شده است، از لیتیوم کلرید و کلرید کلسیم استفاده می‌کند. این موضوع باعث می‌شود که میزان تبادل یون در باتری‌های جدید به میزان قابل توجهی بالاتر از باتری‌های قبلی باشد.
این الکترود (مادهٔ حل‌شده یک محلول است که رسانایی الکترونیکی آن بیشتر از حلال به تنهایی است) لیتیوم جدید یک مزیت ثانویه نیز دارد؛ این ماده علاوه بر کاهش دما در هنگام فعالیت باتری و تقویت کارایی و میزان خروجی انرژی، با جلوگیری از حل شدن کلسیم منیزیم در نمک، حالت سه لایه بودن باتری نیز را حفظ می‌کند و احتمالا بزرگترین مزیت این باتری‌های مایع جدید میزان ذخیره سازی انرژی است. کلسیم و منیزیم به صورت ترکیبی استخراج می‌شوند و جدا کردن آن‌ها از یکدیگرهزینه زیادی دارد، به همین دلیل در ساخت کلسیم و منیزیم را با همان صورت ترکیبی مورد استفاده قرار می دهند؛ این روش بسیار مقرون به صرفه‌تر است
سادُوی و همکارانش متذکر شده‌اند که فرمول طراحی شده نقطه شروعی برای حیطه جدیدی از فناوری مربوط به ساخت باتری است. افراد تیم تحقیقاتی امیداوار هستند که این فعالیت برای دانشمندان دیگر برای کشف ترکیبات شیمیایی دیگر که برای رسانایی الکتریکی کارآمدتر و حتی مقرون به صرفه‌تر است، الهام بخش باشد و تبدیل به یک انگیزه شود. سادِوی اذعان می‌کند "هدف ما کشف مواد شیمیایی مختلف و آماده شدن برای تغییر شرایط بازار است."
منبع: digitaltrends