مواد نوآورانه: تحول ایمنی و پایداری باتری خودروهای الکتریکی

مواد نوآورانه: بازنگری در ایمنی و پایداری باتری خودروهای برقی

خودروهای الکتریکی (EV) تحولی بزرگ در صنعت خودروسازی ایجاد کرده‌اند، اما چالش‌هایی در زمینه ایمنی باتری و طراحی پایدار همچنان پابرجاست. پژوهشی اخیر نشان می‌دهد استفاده از چوب—بله، چوب برداشت‌شده به صورت پایدار—می‌تواند به طور قابل توجهی اثرات زیست‌محیطی و مقاومت در برابر تصادفات در محفظه‌های باتری خودروهای برقی را بهبود ببخشد.

بررسی پژوهشی: رقابت باتری‌های ترکیبی چوب-فولاد با آلومینیوم

دانشمندان دانشگاه فنی گراتس اتریش مطالعه‌ای کلیدی انجام داده‌اند که در آن محفظه‌های سنتی باتری آلومینیومی با نمونه‌های نوآورانه‌ی ترکیبی چوب-فولاد مقایسه شده‌اند. اگرچه آلومینیوم به دلیل دوام و استحکام، انتخاب اول بوده، اما فرآیند تولید پرانرژی آن نگرانی‌های زیست‌محیطی را به همراه دارد. در مقابل، طراحی ترکیبی جدید از چوب‌هایی چون توس، صنوبر یا پالونیا به شکل هسته‌ای تجدیدپذیر و احاطه‌شده با فولاد فوق‌سبک و مقاوم بهره می‌برد.

طراحی دوستدار محیط زیست و با عملکرد بالا

ایده ساده اما جسورانه است: آیا یک هسته مبتنی بر چوب می‌تواند قوام مکانیکی آلومینیوم جامد را تأمین کند؟ بر اساس نتایج پژوهش، پاسخ مثبت است. در تست‌های استاندارد تصادف که برخورد شدید خودرو را شبیه‌سازی می‌کند، محفظه‌های ترکیبی چوب-فولاد با نام "Bio!Lib" عملکردی مشابه با ساختارهای آلومینیومی مورد استفاده در خودروهایی مانند تسلا مدل S را نشان دادند. راز این موفقیت در ساختار سلولی طبیعی چوب نهفته است که در جذب انرژی تصادف کاملاً مؤثر عمل می‌کند.

ترکیبات چوب صنوبر و توس تا ۹۸٪ ظرفیت جذب انرژی بیشتری نسبت به آلومینیوم چقرمه، و ۷۶٪ عملکرد بالاتر در مقایسه با آلومینیوم پرقدرت نشان دادند. هر سه نوع مبتنی بر چوب همچنین مقاومت قابل توجهی در برابر خمش از خود نشان دادند که قابلیت اطمینان ساختاری آنها برای استفاده عملیاتی در خودروسازی را تایید می‌کند.

مقاومت در برابر شعله: چوب پنبه به عنوان راه حل

آتش‌سوزی باتری همچنان یکی از نگرانی‌های مهم ایمنی در فناوری خودروهای برقی است. جالب اینجاست که تیم پژوهشی دانشگاه گراتس دریافت که افزودن چوب پنبه—ماده‌ای زیست‌پذیر و تجدیدپذیر—در طراحی محفظه، مقاومت حرارتی چشمگیری ایجاد می‌کند. در آزمایش‌ها، دمای بیرونی محفظه‌های مجهز به چوب پنبه بیش از ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد پایین‌تر از محفظه‌های آلومینیومی معمولی اندازه‌گیری شد.

"فلوریان فیست" سرپرست این پروژه توضیح می‌دهد: «وقتی چوب پنبه با حرارت بالا مواجه می‌شود، کربناته یا زغال می‌شود. این فرآیند رسانایی حرارتی را به شدت کاهش داده و به مانعی طبیعی و مؤثر در برابر گرما تبدیل می‌شود.»

اهمیت بازار: گامی رو به جلو برای حمل‌ونقل سبز

با رشد سریع سهم خودروهای الکتریکی از بازار، تاثیرات زیست‌محیطی قطعات این خودروها زیر ذره‌بین قرار گرفته است. یافته‌های فوق نشان می‌دهد که محفظه‌های باتری مبتنی بر چوب می‌توانند نقش مهمی در کاهش گازهای گلخانه‌ای ناشی از تولید مواد داشته باشند و همزمان ایمنی تصادف و مدیریت حرارتی باتری را نیز تقویت کنند.

کاربردهای بالقوه این فناوری شامل ادغام در معماری خودروهای برقی فعلی است، به ویژه در مدل‌هایی که به دنبال افزایش همزمان پایداری و ایمنی سرنشینان بدون به خطر انداختن استحکام ساختاری هستند. این رویکرد نشان دهنده گرایش صنعت خودروی برقی به سمت استفاده از مواد دوستدار محیط زیست و مهندسی هوشمندانه است.

چشم‌انداز آینده

هرچند استفاده از چوب در محفظه باتری لیتیوم یونی حساس و قابل اشتعال غیرمنتظره به نظر می‌رسد، تحقیقات علمی دقیق افق‌های جدیدی برای آینده خودروهای الکتریکی می‌گشاید. با رشد تقاضا برای راهکارهای سبز و ایمن‌تر در صنعت خودروسازی، مواد پیشرفته‌ای چون ترکیب چوب-فولاد و چوب پنبه می‌تواند بخش حیاتی نسل جدید خودروهای الکتریکی باشد.