بازدیدها: 1140
خواندن این مطلب ۶ دقیقه زمان میبردمرجع 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.
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
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)
https://polympart.com/?p=1083338