مرجع پلیمر در بازار ایران: آلودگی هوا در تهران و کلان‏شهرها به مشکلی اساسی تبدیل شده است. با وجود آمارهای مختلف (و البته گاه متناقض) دربارۀ سهم بخش‌های مختلف در آلودگی هوای تهران، آنچه در تمام این آمارها مشترک است، این است که بیش از ۶۰% از آلودگی ذرات معلق بیشتر از ۵/۲ میکرون را که معیار اصلی در اعلام کیفیت هواست اتوبوس‏ها (اعم از شرکت واحد و بخش خصوصی)، کامیون‏ها و موتورسیکلت‏ها ایجاد می‌کنند.

خرید کتاب

در میان راه‌کارهای مختلفی که برای کاهش آلاینده‏ها در میان‌مدت و بلندمدت ارائه شده است، برقی‏کردن خودروها اعم از موتورسیکلت‏ها، اتوبوس‎ها و خودروهای سواری یکی از راه‏کارهای اساسی است. برقی‏کردن کامیون‌ها به‌ویژه کامیون‏های مخصوص حمل زباله نیز در گام‏های بعدی باید مورد توجه قرار گیرد.

یکی از بخش‏های فناورانۀ خودروهای برقی شامل خودروهای هیبریدی، باتری است. نکتۀ اساسی‌ای که دربارۀ باتری باید به آن توجه شود، سرعت تغییرات فناورانه در این صنعت است. برای مواجهه با این شرایط راهی جز انجام تحقیق و توسعه و حرکت در مرز دانش وجود ندارد و سرمایه‏گذاری در بخش تولید، بدون توجه به تغییرات فناورانۀ بسیار سریع در این زمینه می‌تواند خسارات جبران‏ناپذیری در آیندۀ نزدیک به بار آورد.

با توجه به شرایط جغرافیایی کشور و امکان و ضرورت استفاده از انرژی‏های پاک خورشیدی و بادی، ایجاد و توسعۀ ایستگاه‏های ذخیره‏سازی انرژی برق یکی دیگر از اقداماتی‏ است که نیازمند توجه ویژه است. وجود این ایستگاه‏ها درکنار نیروگاه‏های با سوخت فسیلی میتواند انرژی مازاد تولید‏شده در ساعات غیراوج را ذخیره کرده و در زمان اوج مصرف در اختیار شبکه قرار دهد. این اقدام ضمن افزایش بهره‏وری، کشور را از سرمایه‏گذاری‏های کلان برای توسعۀ نیروگاه‏ها بی‏نیاز می‏کند. درصورت گسترش حمل و نقل برقی، شارژ شبانۀ خودروهای برقی می‌تواند نقش انبارش انرژی الکتریکی را در ساعات کم‌مصرف بازی کند.

بدیهی است بدون وجود دانش ساخت باتری در کشور، مخصوصاً در شرایط تحریم، امکان انجام چنین پروژه‏هایی وجود نخواهد داشت و درصورت انجام به احتمال زیاد غیراقتصادی خواهد بود.

نبود کتابی جامع و به‏روز در زمینۀ تولید باتری و ضرورت وجود منبعی مناسب که بتواند اطلاعات جامعی را هم برای تصمیم‏گیران و هم برای محققان و سازندگان فراهم آورد، ما را برآن داشت تا کتاب “lithium-Ion Batteries: Basics and Applications” اثر Reiner Korthauer را ترجمه کنیم. امیدواریم مطالعۀ این کتاب بتواند به افزایش سطح دانش علاقه‏مندان کمک کند و گامی روبه‌جلو برای توسعۀ حمل‌ونقل برقی باشد.

لازم می‏دانیم از جناب آقای مهندس سهیل یزدانبخش، رییس هیئت مدیرۀ مرکز آموزش علمی-کاربردی پارت‌لاستیک و دبیر کمیتۀ علمی انجمن سازندگان قطعات و مجموعه‌های خودرو که پشتیبان و راهنمای ما در انجام این اقدام بوده‏اند، به‌صورت ویژه تشکر کنیم. همچنین از جناب آقای رضا هاشمی، عضو هیئت مدیرۀ انجمن سازندگان قطعات و مجموعه‏های خودرو و رییس هیئت مدیرۀ شرکت آذین‏تنه که در ارائۀ ایدۀ اولیه برای انجام تحقیقات روی خودرو برقی نقش محوری داشتند و در ادامه نیز حامی معنوی تیم علمی بودند، تشکر می‏کنیم.

از تیم علمی ترجمه که با برگزاری جلسات منظم در قالب مطالعۀ گروهی به درک علمی بخش‏های پیچیدۀ کتاب کمک کردند، مخصوصاً از جناب آقای مهندس محمدعلی باقریان، مسئول بخش باتری ستاد توسعۀ فناوری نانو که حضور بسیار مؤثری در این کار تیمی داشتند، تشکر می‏شود.

از آقای مهندس مهدی نجم‌آبادی، مدیر کارخانه و خانم مهندس ناهید خسروی، مدیر مهندسی شرکت همگرتوس نیز که ضمن شرکت در جلسات مطالعۀ گروهی تیم علمی، طراحی و ساخت دستگاههای مورد نیاز برای تجهیز آزمایشگاه نمونه‏سازی باتری (مورد حمایت ستاد توسعۀ نانو) را به عهده داشتند و همچنین زحمت ویرایش علمی فصل دوازدهم را متقبل شدند، به‌صورت ویژه سپاسگزاری می‏شود.

ویرایش علمی کتاب را آقای دکتر محمدباقرخواجه‏باشی انجام دادند که از ایشان هم تشکر می‏کنیم. فصل‌های چهاردهم و پانزدهم این کتاب را جناب آقای مهندس پیام ندایی، مدیر تکنولوژی اطلاعات گروه صنعتی پارت لاستیک بازبینی کرده‌اند که زحمات ایشان را نیز ارج می‌نهیم.

در پایان لازم می‏دانم که نامی از جناب آقای ایرج یزدانبخش، مدیر عالی و بنیان‏گذار گروه صنعتی پارت‌لاستیک که اینجانب به‏عنوان شاگردی کوچک افتخار تحصیل در مکتب انسان‏سازی ایشان را داشته و دارم نیز به میان آورم و بدین بهانه ضمن آرزوی سلامتی و طول عمر برای آن صنعت‌آفرین فرهیخته، کتاب حاضر را به ایشان تقدیم کنم.

ضمن طلب بخشش از خوانندگان عزیز بابت اشکالات احتمالی در ترجمۀ کتاب خواهشمندم از طریق آدرس ایمیل زیر نظرات اصلاحی خود را به اینجانب منعکس فرمایند.

علی عمارلو

 بهمن ۱۳۹۸ خورشیدی

خرید کتاب

مقدمه مولف

زندگی امروز بشر بدون باتری غیرقابل‏تصور است. انرژی ذخیره‏شده تبدیل به بخشی جدایی‏ناپذیر از زندگی روزمره ما شده است. بدون این فناوری بیش از ۱۰۰ ساله، داستان موفقیت لپ‏تاپ‏ها، تلفن‏های همراه و تبلت‏ها امکان‏پذیر نخواهد ‏‏بود. ‏‏اگرچه روش‏های زیادی برای ذخیره‏سازی برق وجود دارد، تنها یک سیستم است که انتظارات مصر‏ف‏کنندگان از یک فضای ذخیره‏سازی یا همان باتری قابل‏شارژ را برآورده می‏کند. این باتری است که ‏‏می‏‏توان آن را با یک دکمه, تخلیه و شارژ کرد. دقیق‏تر اگر بخواهیم بگوییم، باتری یک سیستم ذخیره‏سازی برای برق نیست، بلکه یک مبدل انرژی الکتروشیمیایی است ودر دهه‏های اخیر توسعه آن مرهون طی‏کردن مسیر بسیار پیچیده‏ای بوده‏است.

تاریخ باتری، به‏عنوان یک عنصر اولیه و هم عنصرثانویه، هنوزکاملا مشخص نشده‏است. ما ‏‏می‏‏دانیم که پیل الکتریکی توسط اِی.ولتا (A. Volta  ۱۷۴۵ – ۱۸۲۷ میلادی) در حدود ۱۸۰۰ میلادی معرفی شد. حدود ۶۵ سال بعد، ‌در سال ۱۸۶۶میلادی، جی.لکلانشه (G. Leclanche 1839 – ۱۸۸۲میلادی) ثبت اختراعی را برای اجزای اولیه انجام داد که اصطلاحا پیل لکلانشه نامیده ‏‏می‏‏شد. این پیل شامل ‏‏آند‏‏ روی، ‌یک کاتد گرافیت و یک الکترولیت ساخته‏شده از کلریدآمونیوم‏‏ بودند .کاتد داری پوشش دی‏اکسیدمنگنز در سطح تماس با الکترولیت ‏‏بود. سی.گاسنر( C. Gassner1855-1942 میلادی) این سیستم را توسعه داد و در سال ۱۹۰۱پی.اشمیت (  P.Schmidt1868-1888 میلادی) موفق به اختراع اولین پیل خشک گالوانیکی براساس روی وکربن شد.

توسعه بیشتر باتری‏ها – پیل‏های اولیه و هم پیل‏های ثانویه- ‏‏می‏‏تواند به‏عنوان یک کار تحقیقاتی درنظرگرفته ‏شود. هیچ پیشرفت خاصی دررابطه با افزایش انرژی ویژه یا توان ویژه وجود نداشته ‏است. بااین‏وجود خواص فنی و شیمیایی این پیل‏ها به‏طور مداوم بهبود یافته‏اند. امروزه، تقریبا تمام سیستم‏های باتری دارای ثبات چرخه و ایمنی بالا هستند و به‏طورکامل بی‏نیاز از تعمیر و نگهداری می‏باشند.

تا آغاز دهه ۱۹۷۰که عصر جدید آغاز گردید، ‌اتفاق خاصی نیفتاد. اولین ایده‏ برای یک سیستم جدید در دانشگاه فنی مونیخ، آلمان زاده شد: باتری‏های لیتیمی با درونرفت برگشت‏پذیر یون‏های لیتیم در آند کربنی و کاتد اکسید فلزات. این ایده اولیه چند سال پیش از آن ‏‏بود که اولین باتری لیتیمی ‏تجاری در سال میلادی۱۹۹۱ توسط سونی به بازار عرضه شد. توسعه پایدار که همچنین شامل استفاده از مواد جدید ‏‏بود – به این موفقیت بی‏نظیر منجر شد.

امروزه ما با چالش‏های جدید مواجه هستیم. تغییر الگو‏های ذهنی در حمل‏ونقل و تامین انرژی (گذر از سوخت‏های فسیلی) نیاز به سیستم‏های ذخیره‏سازی جدید، کم‏هزینه، کم‏نیاز به نگهداری و سبک‏وزن دارد. این الزامات تاحدی متناقض‏اند و بنابراین به‏طورکامل قابل‏اجرا نیستند. درنتیجه، فشار زیادی بر روی ‏‏تحقیق‏وتوسعه و همچنین بخش صنعت ایجاد شده است تا نوآوری‏هایی که ما را به این هدف نزدیک‏تر ‏‏می‏‏کند، ارائه دهند. ‏‏اگرچه فعالیت‏های ‏‏تحقیق‏وتوسعه در سال‏های اخیر افزایش یافته‏اند، که بخشی از آن بخاطر ایجاد موسسات جدید در دانشگاه‏ها و مراکز تحقیقاتی‏‏بوده است، کافی‏‏بودن این اقدامات را زمان مشخص خواهد کرد.

هدف از باتری‏های لیتیم-یون: مبانی و کاربردها، این است که سهم کوچکی را برای موفقیت در مدیریت تغییرات ناشی از تغییر الگوها ایجاد کند. ارائه ۳۲ مقاله، توسط ۵۴ نویسنده, یک مرورگسترده از تمام زمینه‏های مرتبط با باتری لیتیم-یون: شیمی‏‏ و طراحی یک باتری، تولید باتری، استقرار سیستم باتری در دو مورد از مهم‏ترین ‏کاربردها و همچنین مسائل مربوط به ایمنی، حمل‏ونقل و بازیافت را فراهم ‏‏می‏‏آورد.

این کتاب به پنج بخش تقسیم شده است. درابتدا، یک مرور کلی از سیستم‏های مختلف ذخیره‏سازی و تبدیل انرژی الکتریکی ارائه شده است. بخش دوم به تمام جنبه‏های باتری لیتیم-یون اختصاص یافته است. مواد و اجزای مهم سلول با جزئیات ارائه شده‏اند. این اجزاء شامل مواد شیمیایی کاتد و آند و همچنین نمکهای هادی و الکترولیت می‏باشند. چند فصل به طراحی مدولار سیستم باتری اختصاص داده شده است. ماژول‏ها به‏نوبه‏خود از تعداد زیادی از سلول‏ها و اجزای مکانیکی لازم ساخته شده‏اند. بعد از آن، اجزای الکتریکی توضیح داده شده‏اند. این قسمت با جزئیاتی در مورد مدیریت حرارتی و سیستم مدیریت باتری و چشم‏انداز تمام ‏‏می‏‏شود.

بخش سوم بر منابع تولیدی موردنیاز برای ساخت باتری تمرکز دارد و به‏دنبال آن روش‏های آزمون کیفی لازم آورده شده‏اند. قبل از آنکه باتری، بکارگرفته شود مجموعه‏ای از سوالات مربوط به حمل‏ونقل، ایمنی و بازیافت – و بیشتر – باید مورد توجه قرار گیرند. بخش چهارم به این مسائل اختصاص داده شده است. در انتها از لحاظ ترتیب و نه اهمیت، کاربردها – در زمینه برقی و استفاده‏های ثابت – در فصل پنجم و آخرین بخش شرح داده شده‏اند.

هدف اصلی این کتاب کمک به همه افرادی است که ‏‏می‏‏خواهند درکی از آخرین فناوری پیشرفته باتری را به دست آورند. این کتاب باتری‏های لیتیم-یون را با جزئیات عالی توصیف ‏‏می‏‏کند تا مشکلاتی را که تولیدکنندگان با ۲۰ سال تجربه هنوز با آن درگیر هستند را نشان دهد. همچنین تلاش ‏‏می‏‏کند پتانسیل فوق‏العاده این فناوری و امکانات آنرا برای کاربران و تازه‏واردان در ‏‏تحقیق‏وتوسعه، نشان دهد. با وجود این، این کتاب به اندازه یک مقاله علمی‏‏ در هرکدام از موضوعات بسیار مهم مربوط به باتری لیتیم-یون، عمیق نیست. هدف، ارائه یک کتاب مرجع در سطح فنی بالا است.

من از همه کسانی که به موفقیت این کتاب کمک کرده‏اند سپاسگزارم. اول و مهمتر از همه، نویسندگان هر یک ار فصل‏ها و همچنین از آقای وست (Mr. Wuest) از آلفابت‏اند‏مر(Alphabet & more) – و در آخر, در ترتیب و نه اهمیت – خانم‏ هاسترمن بایرل (Ms. Hestermann) و خانم کلمار-تونی (Ms. Kollmar-thoni) از اسپرینگر ورلاگ (Springer Verlag) تشکر می‏کنم.

اطلاعات در این نسخه از باتری‏های لیتیم-یون: مبانی و کاربردها از منابع داده جاری بازیابی شده‏‏اند.

من امیدوارم که همه خوانندگان باتری‏های لیتیم-یون: مبانی و کاربردها، اطلاعات مهمی ‏‏را برای کار روزمره خود بدست آورند و خواندن این کتاب برای آنها لذت بخش باشد.

فرانکفورت، آلمان،می ۲۰۱۷

رینر کورتائر (Reiner Korthauer)