ارزان بودن و سرعت بالای شارژ اهمیت زیادی دارد؛ اما عملکرد خوب می‌تواند معانی متفاوتی داشته باشد؛ مثلا وزن کم،حجم‌کم یا طول عمر بیشتر با توجه به نیاز سازندگان تجهیزات الکترونیکی باتری‌محور، می‌تواند به‌عنوان عملکرد خوب ارزیابی شود. اگر می‌خواهید سرعت شارژ بالایی دریافت کنید، احتمالا باید ظرفیت باتری را محدود سازید.محدودکردن یک قابلیت برای تقویت قابلیت دیگر، در باتری‌های لیتیومی، باعث ادامه مسیر تحقیقات درمورد مواد شیمیایی دیگر و باتری‌های جایگزین شده است و هنوز این امید وجود دارد که برخی مواد دیگر بتواند علاوه‌بر کاهش شدید قیمت، ظرفیت باتری‌ها را ارتقا داده و بعضی معیارهای عملکرد آن را نیز بهبود بخشند. مقاله جدیدی منتشر شده است که نشان می‌دهد فناوری جدید باتری می‌تواند علاوه‌بر کاهش قیمت، سایر ویژگی‌های آن را نیز ارتقا دهد. باتری‌های آلومینیوم-گوگردی، نشان می‌دهند که مواد خام موردنیاز برای تولید آن‌ها ارزان است و نسبت به نمونه‌های لیتیومی ابعاد کوچک‌تری خواهند داشت؛ البته یکی از مهم‌ترین ویژگی باتری‌های جدید آلومینیومی این است که می‌توان سلول‌های آن را در کمتر از یک دقیقه به‌طور کامل شارژ کرد. یکی از مشکلات واضحی که درحال‌حاضر درزمینه این تکنولوژی وجود دارد، این است که برای عملکرد صحیح نیاز به دمای ۹۰ درجه سانتی‌گراد دارد.
آیا آلومینیوم می‌تواند به تولید باتری‌های آینده کمک کند؟
محققان از مدت‌ها قبل به‌دلیل ظرفیت تئــوری بــالای بــاتـــری‌های مبتــنـــی‌بر آلومینیوم، به آن فکر می‌کنند. درحالی‌که هر اتم این فلز کمی سنگین‌تر از لیتیوم است؛ اما اتم‌ها و یون‌های آن ازنظر فیزیکی کوچک‌تر هستند؛ زیرا بار مثبت بیشتر هسته، الکترون‌های آن را کمی به سمت خود می‌کشد. علاوه‌براین، آلومینیوم به‌آسانی در ازای هر اتم، سه‌الکترون ازخود جدا می‌کند و این یعنی می‌توانید بار زیادی با هر یون درگیر، جابه‌جا کنید. به‌نوشته ArsTechnica، یکی از مشکلات مهم فناوری باتری‌های آلومینیومی این است که ازنظر شیمیایی، خواص مختلفی دارد.بـه‌عنــوان‌مثــال، بسیــاری از تــرکیبــات آلومینیــومی به‌شــدت نــامحلــول در آب هستند و اکسیدهای آن‌ها به‌شدت پایدار است. ایجـاد مشکل در عملکرد باتــری پـــس از چندچرخه شارژ و دیس‌شارژ برای چیزی که باید صرفا یک واکنش جانبی جزئی باشد به‌سادگی رخ می‌دهد؛ بنابراین درحالی‌که کار روی توسعه این نوع باتری‌ها ادامه می‌یابد، ظرفیت‌های نظری بالا اغلب هرگز درعمل محقق نمی‌شود.کلید کار جدید این بود که محققان متوجه شوند یکی از مشکلات بزرگ ساخت یک الکترود فلزی آلومینیومی را حل کرده‌اند؛ آن‌ها این کار را در زمینه‌ای کاملا متفاوت انجام داده بودند. الکترودهای فلزی خالص، استفاده آسان‌تر و حجم بالاتری ارائه می‌دهند؛ زیرا هیچ ماده شیمیایی واقعی در آن دخیل نیست و برای پرکردن یون‌های فلزی به مواد اضافه نیاز ندارند. اما فلز تمایل دارد به‌طور ناموزون روی الکترودهای باتری رسوب کند و درنهایت خارهایی به‌نام دندریت تولید خواهد کرد که این خارها تا زمانی‌که به سایر اجزای باتری آسیب نرساند یا سلول را به‌طور کامل پر نکنند، به‌رشد خود ادامه خواهند داد؛ بنابراین کشف چگونگی رسوب یکنواخت فلز یک مانع بزرگ در مسیر توسعه این نوع باتری بوده است. درک کلیدی در اینجا این است که ما از قبل می‌دانیم چگونه آلومینیوم را به‌طور یکنواخت رسوب دهیم. این اقدام اغلب با استفاده از نمک مذاب کلرید آلومینیوم انجام می‌شود. یون‌های آلومینیوم و کلر در نمک مذاب تمایل دارند زنجیره‌های بلندی از اتم‌های متناوب را تشکیل دهند. هنگامی‌که آلومینیوم روی سطحی رسوب می‌کند، تمایل دارد از مراکز این زنجیره‌ها خارج شود و حجم فیزیکی بقیه زنجیره انجام این کار را روی سطح صاف آسان‌تر می‌کند. در داخل نمک مذاب، یون‌های آلومینیوم می‌توانند به‌سرعت از یک الکترود به الکترود دیگر حرکت کنند. در این مرحله باتری شامل یک الکترود فلز آلومینیوم و الکترولیت کلرید آلومینیوم مایع است که باعث می‌شود الکترود دوم شناسایی شود. در اینجا، نمونه‌های زیادی از ذخیره آلومینیوم به‌عنوان یک ترکیب شیمیایی با عناصر زیر اکسیژن در جدول تناوبی مثل گوگرد یا سلنیوم وجود دارد. تیم محقق برای اهداف تصویربرداری، با سلنیوم کار کرد و یک سلول باتری آزمایشی ساخت که نتیجه آن کاملا مطابق انتظار پیش رفت. تصویربرداری از آلومینیوم نشان داد که پس از چند چرخه شارژ و دیس شارژ تا حدودی مسدود شده بود؛ اما هیچ پسوند بزرگ یا نوک‌تیزی از آن خارج نمی‌شد که بتواند به باتری آسیب برساند.به‌طورکلی، سلول عملکرد پایداری را در ده‌ها چــرخــه و نوع ظرفیــت بالایــی درهر وزن که آلومینیوم باید ارائه کند، نشان داد؛ بنابراین تیم به ساخت و آزمایش سلــول‌هایــی کــه واقعــا به آن‌هــا عــلاقـــه داشت روی آورد و آن، ترکیب آلومینیوم و گوگرد بود. سلول‌های گوگرد-آلومینیومی باسرعت بسیار آهسته تخلیه می‌شوند و ظرفیت شارژ آن‌ها به‌ازای هر وزن،بیش از سه‌برابر باتری‌های لیتیوم-یونی بود. این رقم با افزایش نرخ شارژ و دیس‌شارژ کاهش یافت؛ اما عملکرد آن بدون تغییر و درسطح عالی باقی ماند. اگر سلــول درمـــدت بیـــش‌از دوســاعت دیس‌شارژ و تنها در ۶ دقیقه شارژ شود، بــازهم ظــرفیـــت آن بـــه‌ازای هـــر وزن، ۲۵درصد بیشتر از باتری‌های لیتیوم-یونی کنونی است. این ظرفیت تقریبا بعد از ۵۰۰ چرخه حفظ خواهد شد که بسیار فراتر از نمونه‌های لیتیومی است. اگر زمان شارژ را به کمی بیش از یک دقیقه کاهش دهید، ظرفیت هروزن تقریبا برابر با یک باتری لیتیوم-یونی خواهد بود و بیش از ۸۰ درصد از این ظرفیت همچنان پس از ۲۰۰ چرخه دردسترس است. سلول باتری آلومینیوم-گوگردی حتی می‌تواند شارژ کامل را در کمتر از ۲۰ ثانیه تحمل کند، اگرچه در این شرایط ظرفیت هروزن تنها کمی بیش از نصف مقداری بود که از سلول‌های باتری‌های لیتیوم-یونی دریافت می‌کنید.
