روشی نو برای دوام طولانی و سرعت بی نظیر شارژ باتریها، روزنامه شیراز نوین
سیناپرس/ در یک تحقیق بینالمللی جدید با هدایت محققان ژاپنی، نوع جدیدی از الکترودها برای باتریهای قابل شارژ ابداع شده است که محدودیتهای انواع قبلی مبتنی بر ماده لیتیوم یون معمولی را نداشته و قابلیتهای فوقالعادهای را از خود نشان میدهند.
امروزه، خودروهای برقی به دلیل سازگاری بهتر با محیط زیست، به طور گستردهای به عنوان بهترین گزینه برای جایگزینی خودروهای معمولی در نظر گرفته میشوند. با این حال، چنین خودروهایی، عمدتاً به باتریهای موسوم به لیتیوم یون معمولی متکی هستند که در حال حاضر عملکرد و دوام لازم را با قیمتی مناسب ارائه نمیدهند.
پژوهشگرانی که در این خصوص دنبال جایگزینهای مناسب میگردند، مدتی است که باتریهای حالت جامد یا SSB را در چند سال گذشته معرفی کردهاند. به گزارش سیناپرس، این باتریها که توجه زیادی را به خود جلب کردهاند، به طور کامل از مواد جامد ساخته شدهاند. این در حالی است که باتریهای لیتیوم یون معمولی، حاوی یک الکترولیت مایع هستند که در آن، یونهای لیتیوم در طول فرایند شارژ و تخلیه، جریان پیدا میکنند.
باتریهای SSB علاوه بر آن که سرعت شارژ بالایی دارند، بهبود گستردهای را نیز در ایمنی عملیاتی از خود نشان میدهند، زیرا در هنگام صدمه و سوراخ شدن، برخلاف باتریهای لیتیوم یونی معمولی، هیچ گونه مایع سمی را در محیط پس نمیدهند.
اما این باتریها علیرغم مزایای ذکرشده، یک مشکل حل نشده داشتهاند که دوام آنها را به طور جدی محدود میکرده است. هنگامیکه یونهای لیتیوم وارد الکترودهای این باتری میشوند یا از آنها خارج میگردند، ساختار کریستالی ماده آنها تغییر کرده و باعث میشود الکترودها، منبسط یا منقبض شوند. این تغییرات مکرر حجم، به رابط بین الکترودها و الکترولیت جامد آسیب میرساند و باعث تغییرات غیرقابل برگشت در شیمیکریستالی الکترودها میشوند.
برای حل این معضل، تیمی از دانشمندان بینالملل به سرپرستی دانشگاه ملی یوکوهامای ژاپن، نوع جدیدی از مواد الکترود مثبت را با پایداری بیسابقه در باتریهای SSB بررسی کردهاند.
مادهای که این تیم تحقیقاتی روی آن متمرکز شده است، موسوم به Li8/7Ti2/7V4/7O2 یک سیستم دوتایی متشکل از بخشهای بهینه لیتیوم تیتانات (Li2TiO3) و لیتیوم وانادیم دی اکسید (LiVO2) است. این ماده به لطف مقادیر بالای یون لیتیوم که میتواند به طور برگشت پذیر در طی فرایند شارژ/تخلیه در الکترود وارد و خارج شود، ظرفیت بالایی را از خود ارائه میدهد.
درواقع، ماده الکترودی فوق برخلاف سایر مواد به کار رفته شده در الکترودهای مثبت، دارای این خاصیت متمایز است که هنگام شارژ و تخلیه کامل، حجم خود را حفظ میکند.
به گفته مجریان این تحقیق، وقتی انقباض و انبساط در الکترود به خوبی متعادل شوند، پایداری ابعادی در حین شارژ یا دشارژ شدن باتری، یعنی در حین چرخهای که مرتباً تکرار میشود، حفظ میگردد.
آنها میافزایند: ما پیشبینی میکنیم که با بهینهسازی بیشتر ترکیب شیمیایی الکترولیت فوق، به یک ماده واقعاً تغییرناپذیر از نظر ابعادی برسیم که حجم خود را به خوبی در چرخه الکتروشیمیایی اتفاق افتاده درون باتریها حفظ میکند.
تیم تحقیقاتی فوق برای بررسی بیشتر این ماده جدید، الکترود مثبت ساخته شده از آن را در یک سلول کاملاً جامد و از طریق ترکیب آن با یک الکترولیت جامد مناسب و یک الکترود منفی آزمایش کرد. این سلول، ظرفیت قابل توجه ۳۰۰ میلیآمپر بر ساعت را بدون تخریب در بیش از ۴۰۰ چرخه شارژ/دشارژ به نمایش گذاشت که نشان از ظرفیت عملی بینظیر آن دارد.
آنها معتقدند: این یافته میتواند هزینه باتریها را به شدت کاهش دهد و به دنبال آن، توسعه باتریهای حالت جامد با کارایی بالا میتواند منجر به بهبود تولید وسایل نقلیه الکتریکی پیشرفته شده و مشکلات فعلی آنها را برطرف نماید. این محققان تأکید کردهاند که با چنین فناوری فوقالعادهای، میتوان باتریهای حالت جامد با عمر طولانی و با کارایی بالا ساخت که با تکیه بر آنها میتوان یک وسیله نقلیه الکتریکی را در کمتر از پنج دقیقه به طور کامل شارژ کرد.
این یافتههای پژوهشی شگفت انگیز در نشریه علمی تراز اول جهان، Nature Materials منتشر شدهاند.
تاکنون نظری برای این خبر ثبت نشده است!
ثبت نظر جدید
خبرهای تصادفی روزنامه شیراز نوین