سوال اصلی بسیاری از متخصصان حوزه تولید باتری باتوجه به پیشرفت‌های اخیر در صنعت باتری‌سایزی و ذخیره‌سازها این است که پس از حضور فناوری باتری‌های لیتیومی با اجزاء خشک، مرحله بعدی پیشرفت در ظرفیت و سرعت شارژ باتری‌ها چه خواهد بود. باتری لیتیوم باوجود تمام مزایایی که برای آنها متصور هستیم، به نوعی نسخه ارتقا یافته از سایر متریال‌هایی است که تا به امروز استفاده شده است. به تعبیریی طی چند دهه اخیر متریال‌های اضافه شده یا کسر شده که با عوامل محدود کننده در ارتباط بودند و نمی‌توان شاهد ساختار جدیدی از ستون‌های آند و کاتود باتری‌ها بود. با این وجود تحقیقات درباره طرح‌های جدید در جریان بود، اما به دلیل ساختار بهبودیافته فعلی کمتر به این پروژه‌ها توجه می‌شد.
ایده‌ای برای پایان دادن به نسل لیتیومی‌ها
حال مشخص شده محققان باتری شناور فلزی با استفاده از نمک مذاب باتری قابل شارژی را طراحی کردهاند که ممکن است جایگزینی برای باتری‌های لیتیوم یونی باشد و می‌تواند به تسریع انتقال به سمت حمل‌ونقل تمام برقی هم کمک کند. از جمله معایب باتری‌های لیتیومی از دست رفتن ساختار و انرژی ذخیره شده طی مدت زمان عمر باتری است. این فرآیند حتی باعث افزایش دما و بیش از حد گرم شدن باتری هم می‌شود و در واقع وارد چرخه‌ای معیوب برای کاهش طول عمر باتری‌ها می‌شود. در طی این سال‌ها دانشگاه ناتینگهام به امکان اعمال تغییرات اساسی روی ساختار باتری‌ها باور داشت و به دنبال جایگزین‌های اساسی برای ساختار فعلی باتری‌ها بوده است. طی تحقیقات اخیر آنها که با همکاری شش دانشمند از موسسه‌های تحقیقاتی چین آماده بودند، ذخیره‌ساز انرژی با ترکیب مزایای عملکردی پیل‌های سوختی اکسید جامع و باتری‌های شناور فلزی مرتبط با هوا طراحی کردهاند.
حاضر برای حرکت موتورهای برقی
این تیم ادعا کردهاند که باتری‌های جدید آنها به طور قابل توجهی توان پیمایش خودروهای برقی را افزایش می‌دهند. این درحالی است که پیشنهاد مشترک دانشگاه ناتینگهام و دانشمندان چینی با محیطزیست سازگاری بسیار زیادی داشته و امکان کاهش هزینه‌های تولید و افزایش ایمنی و احتمال آتش‌سوزی می‌شود. نتایج اولیه تحقیقات این تیم منجر به تولید باتری با دمای بالا ساخته شده از فلز شد که از نمک مذاب به عنوان الکترولیت استفاده شد که به واسطه افزایش دما هدایت الکتریکی برقرار می‌شد. نمک‌های استاندارد در دمای استاندارد به صورت جامد موجود هستند، اما با افزایش دما وارد فاز مایع می‌شوند. نمک‌هایی که در دمای اتاق و بدون اعمال فشار در حالت مایع قرار دارند را مایع یونی می‌نامیم. به همین خاطر برخی از کارشناسان نمک‌های مذاب را به عنوان نوعی از مایع‌های یونی می‌شناسند.
کاربردهای نمک‌های مذاب
در بسیاری از کاربردها نمک‌های مذاب را می‌توان مورد بهره‌برداری قرار داد. ترکیب نمک‌های کلریدی در صنایع تولید شمش و فلزکاری استفاده می‌شود. مارتمپرینگ (سریع سرد کردن ناپیوسته) یا مارت پخت فلز به همراه روش بازپخت یا انیلینگ روش‌هایی هستند که برای حفظ دمای فلز مورد استفاده قرار می‌گیرند. کریولیت که نوعی نمک فلوریدی است به عنوان یک حلال در روند ساخت آلومینیوم اکسید استفاده می‌شود. در روند تولید سوخت هسته‌ای نیز از انواع نمک‌های مذاب برای آماده‌سازی مراحل شکافت استفاده می‌شود. به طور کلی می‌توان از این ماده به عنوان ذخیره‌ساز انرژی استفاده می‌کنند. اما در بحث انرژی‌های پاک در نیروهای خورشیدی استفاده گسترده‌ای از نمک‌های مذاب دارند. در این صنعت نمک‌های مذاب را به دو گروه قلیایی و دارای پیوند کووالانسی تقسیم می‌شوند. در بخش اول هالیدهای فلزی باعث تشکیل این مواد شده‌اند و ذخیره انرژی گرمایی تولید شده در نیروگاههای خورشیدی را از طریق تغییر بلورهی ششگانه به چهارتایی انجام می‌دهند اما در دسته‌بندی دوم مولکول‌های مجاز مذاب می‌شوند و روند ذخیره‌سازی انرژی گرمایی را انجام می‌دهند. در دو نوع اصلی نیروگاههای خورشیدی که شامل سهموی و برج متمرکز می‌شوند از نمک‌های مذاب به عنوان ذخیره‌کننده انرژی استفاده می‌شود. در نیروگاههای سهموی لوله حاوی نمک مذاب از روی آینه‌های انتقال تابش عبور داده می‌شوند ولی در نوع دیگر آینه‌ها در اطراف برجی قرار گرفته‌اند که وظیفه متمرکز کردن انرژی تابشی روی نقطه تمرکز برج را دارند، مایع نمک مذاب در همین محل در حال عبور است. نمک‌های مذاب استفاده شده در نیروگاههای خورشیدی از ترکیب ۴۰ الی ۶۰ درصد نیترات پتاسیم و سدیم استفاده می‌شود. استفاده از نمک‌های مذاب باعث حذف نیاز استفاده از روانکار، کارایی بالاتر نسبت به سیکل‌های حرارتی بخار، سازگاری بهتر با خنک‌کنندگی سیستم هوا، افزایش عملکرد زمستانی این نیروگاه‌ها و ساده‌تر شدن طرح لوله‌کشی‌ها شده است.
پرونده استفاده از نمک مذاب در باتری‌ها
پروفسور جورج چن مدیر تیم تحقیقاتی دانشگاه ناتینگهام گفت: «در دمای فوق‌العاده بالا، نمک مذاب می‌تواند به شدت خورنده عمل کند و عملیات تبخیر یا نشتی که باعث کاهش ایمنی و پایداری طرح باتری‌ها می‌شد و این چالش اساسی ما بود. ما نیاز فوری به تنظیم دقیق این ویژگی‌ها در الکترولیت مدنظرمان بودیم. با اعمال این تغییرات امکان استفاده از باتری‌های نمک مذاب در خودروهای برقی فراهم شده است». در حال حاضر محققان پروژه با استفاده از نانو پودرهای اکسید جامد، عملکرد تبدیل نمک مذاب به نمک حالت جامد نرم را تسهیل کردهاند. پروفسور جیانکیانگ وانگ از موسسه تحقیقات فیزیک کاربردی شانگهای که هماهنگی بین دو تیم را برعهده دارد، پیش‌بینی کرده که الکترولیت‌های شبه حالت جامد برای باتری‌های فلز شناور که در دمای بالای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد عمل می‌کنند، به واسطه تبخیر و سیال کردن نمک‌های مذاب عملکرد سطح بالایی را در چنین دمای بالایی ارائه می‌کند. دکتر چنگ پنگ دستیار پروفسور وانگ نیز بیان داشت که شبه جامدها با استفاده از فناوری نانو که از شبکه‌های متصل انعطاف‌پذیری ذرات اکسید جامد تشکیل شده، عملکرد مانع شدن و ترکیب الکترولیت را انجام می‌دهد و از سوی دیگر اجازه جریان یافتن الکتریسیته در دمای بسیار بالا را فراهم می‌کند. پرفسور چن امیدوار است با نتایج دلگرم کننده‌ای که دریافت کردهاند، راهکاری ساده و اقتصادی برای طراحی باتری‌های نمک ذوب با فلز شناور که پایداری و ایمنی بالایی دارند را اجرایی خواهد کرد. در پایان چن گفت: «در حقیقت این باتری امکان ذخیره انرژی خورشیدی را هم دارد که امکان استفاده از آن در تامین انرژی خانگی و صنعتی مهیا است. در حال حاضر نمک‌های مذاب در مقیاس بزرگی در کشورهای اسپانیا و چین برای جذب و ذخیره گرمایش خورشیدی استفاده می‌شود و سپس به برق تبدیل می‌شود.» یافته‌های این تیم در مقاله‌ای به نام «استفاده از الکترولیت شبه جامد برا باتری‌های آهن-هوای نمک مذاب با دمای بالا در حالت شارژ» در ساینس دایرکت منتشر شده است.
