پایگاه خبری فولاد ایران- دنیا به باتری‌های لیتیوم-یونی وابسته است. از گوشی هوشمندی که شاید همین حالا در دست دارید گرفته تا خودروهای برقی و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس نیروگاهی، لیتیوم بخش جدایی‌ناپذیری از دستگاه‌های اطراف ما شده است. در واقع، باتری‌های لیتیوم-یونی اکنون منبع انرژی ۷۰ درصد از کل دستگاه‌های قابل شارژ هستند.
اما طبق گزارش اویل پرایس، این وابستگی شدید به لیتیوم معایب جدی‌ای دارد؛ از تخریب محیط زیست و خطرات بهداشت عمومی گرفته تا تنش‌های ژئوپلیتیکی و آسیب‌پذیری در زنجیره تأمین.
دلیل سلطه لیتیوم بر بازار این است که این ماده به‌طرز منحصربه‌فردی مفید است. سبک، با پتانسیل الکتروشیمیایی بالا، نسبتاً فراوان و مقرون‌به‌صرفه. هیچ مدل دیگری از باتری‌ها تاکنون نتوانسته با آن رقابت کند.
اما دانشمندان می‌گویند که باتری‌های کوانتومی در آینده‌ای نه‌چندان دور می‌توانند بخشی از بازار را از چنگ لیتیوم بیرون بکشند. ایده‌ی باتری‌های کوانتومی نخستین‌بار حدود ده سال پیش توسط رابرت الیکی از دانشگاه گدانسک لهستان و مارک فانز از دانشگاه KU Leuven بلژیک مطرح شد. اکنون چندین تیم تحقیقاتی در سراسر جهان در حال توسعه این ایده هستند و پیشرفت‌هایی نیز داشته‌اند.
به صورت نظری، باتری‌های کوانتومی می‌توانند بسیار سریع‌تر از باتری‌های سنتی شارژ شوند و حتی از نور به عنوان منبع انرژی بهره‌برداری کنند، زیرا انرژی را در قالب فوتون ذخیره می‌کنند، نه یون یا الکترون. برخی مدل‌های نظری حتی پیشنهاد می‌دهند که اگر باتری و دستگاه در یک حالت کوانتومی مشترک قرار داشته باشند، باتری می‌تواند بیش از آن‌چه در آن ذخیره شده، انرژی آزاد کند.
این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی تحقیق و توسعه است، اما دستاوردهای چشم‌گیری در حال وقوع هستند. دانشمندان RMIT استرالیا اخیراً نمونه‌ای ساخته‌اند که می‌تواند انرژی را ۱۰۰۰ برابر بیشتر از نمونه‌های قبلی نگه دارد—هرچند هنوز تنها در حد میکروثانیه است. با این حال، این دستاورد از رکورد پیشین که در حد نانوثانیه بود، جهشی بزرگ محسوب می‌شود.
فرانچسکو کامپایولی، پژوهشگر این پروژه، به IEEE Spectrum گفته: «در مقایسه، این دستاورد بد نیست. مانند این است که گوشی‌تان در ۳۰ دقیقه شارژ شود و اگر استفاده نکنید، ۲۰ روز شارژ نگه دارد—خیلی هم بد نیست!»
تیم تحقیقاتی در حال برنامه‌ریزی برای نمونه‌های پیشرفته‌تر و گام‌های بعدی است. کامپایولی می‌افزاید: «هنوز راه زیادی تا کاربردی شدن این فناوری در زندگی روزمره داریم، اما آن‌چه برای من مهم است، این است که اکنون چالش‌هایی که باید پشت سر بگذاریم را به‌خوبی می‌شناسیم.»
چالش‌های بسیاری در این مسیر وجود دارد. یکی از بزرگ‌ترین آن‌ها یافتن میزان انرژی مناسب برای مدیریت ساده و قابل‌اعتماد ذخیره و آزادسازی انرژی است، زیرا رفتار ماده در فیزیک کوانتومی اغلب غیرقابل پیش‌بینی و پیچیده است.
به گزارش Polytechnique Insights در سال ۲۰۲۳: «اهمیت این فناوری بالاست، زیرا می‌تواند منبع انرژی خارج از شبکه برای دستگاه‌های اینترنت اشیاء باشد. عملکرد آن‌ها شبیه پنل‌های خورشیدی و باتری‌های کنونی است، اما چون شارژ و ذخیره‌سازی انرژی در یک سیستم یکپارچه صورت می‌گیرد، استفاده و ادغام آن‌ها بسیار ساده‌تر خواهد بود.»
با وجود پتانسیل فوق‌العاده و ویژگی‌های شگفت‌انگیز باتری‌های کوانتومی، این فناوری قرار نیست دنیا را نجات دهد، حتی جایگزینی برای باتری‌های لیتیومی نخواهد بود؛ مثلاً هیچ‌وقت نمی‌تواند خودروی برقی را تأمین انرژی کند. اما می‌تواند با ویژگی‌های خاص خود بازار را دگرگون کند، دستگاه‌های دستی ما را تغذیه کند و بازده سلول‌های خورشیدی را بهبود بخشد.
منبع: Oilprice