سرعت 10 برابری شارژ باتری با نانوساختار باز و منظم
دانشمندان به پیشرفتی دست یافته اند که می تواند منجر به ساخت باتری هایی شود که در کسری از زمان شارژ می شوند و شارژ ۱۰ برابر سریع تر را امکان پذیر می کند.
به گزارش بی دانلود به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، تحقیق روی باتری های نسل جدید شامل آزمایش مداوم روی مواد جایگزین است که امکان دارد دستاوردهای عملکردی قابل توجهی را میسر کند و الان یک پیشرفت جدید، نمونه جدیدی از باتری ها را عرضه می دهد.
دانشمندان دانشگاه "توئنته" هلند یک سلول آزمایشی لیتیوم-یونی تولید کرده اند که دارای یک طراحی الکترود جدید با ساختار کریستالی "باز و منظم" است که به قول آنها امکان شارژ با سرعت ۱۰ برابر نسبت به دستگاههای امروزی را فراهم می آورد.
باتری های لیتیوم یونی که نیروی وسایل نقلیه الکتریکی امروزی، تلفن های هوشمند و دستگاههای بی شمار دیگری را تأمین می کنند، دارای دو الکترود به نام کاتد و آند هستند و این مطالعه جدید بر روی دومی تمرکز دارد.
هم اکنون این آندها از گرافیت ساخته شده اند که از بسیاری جهات خوب هستند، اما نمی توانند شارژ فوق العاده سریع را بدون این که تخریب شوند، ممکن کنند.
جایی که دانشمندان به دنبال آندهای جدید و بهبود یافته هستند، موادی است که دارای ساختارهای متخلخل در مقیاس نانو هستند. آندهایی با این ماهیت، نوید بخش تماس بیشتر با الکترولیت مایع را می دهند که یون های لیتیوم را حمل می کند، در حالیکه یون ها را قادر می سازد تا راحتتر در مواد الکترود جامد پخش شوند و در نهایت دستگاهی را می سازند که بسیار سریع تر شارژ می شود.
اما کاستی هایی در مواد پیشنهادی تابحال وجود دارد. ماهیت نامرتب و تصادفی کانال ها در نانوساختار متخلخل می تواند سبب فروپاشی آن ساختارها در حین شارژ شود، در حالیکه چگالی و ظرفیت باتری را می کاهد و می تواند سبب تجمع لیتیوم در سطح آند و کاهش عملکرد آن در هر چرخه ی شارژ شود. علاوه بر این، ساخت این مواد پیچیده است، چون که شامل مواد شیمیایی خشن است و ضایعات شیمیایی قابل توجهی تولید می کند.
دانشمندان دانشگاه "توئنته" اعتقاد دارند که جایگزین مناسبی در ماده ای به نام "نیکل نیوبات" یافته اند. برخلاف ماهیت نامنظم محلول های قبلی، "نیکل نیوبات" دارای ساختار کریستالی "باز و منظم" با کانال های تکراری و یکسان برای انتقال یون است.
محققان این آند "نیکل نیوبات" را در یک سلول باتری کامل ادغام کردند و عملکرد آنرا آزمایش کردند و دریافتند که نرخ شارژ فوق العاده سریع ۱۰ برابر سریع تر از باتری های لیتیوم-یون امروزی را عرضه می دهد. آنها همینطور خاطرنشان کردند که "نیکل نیوبات" فشرده تر از گرافیت است و ازاین رو چگالی انرژی حجمی بالاتری دارد که می تواند با نسخه های تجاری سلول که سبک تر و فشرده تر هستند برابری کند.
دانشمندان همینطور گزارش دادند که این ماده جدید ظرفیت بالایی دارد و حدود ۲۴۴ میلی آمپر ساعت در گرم است و از آنجاییکه تغییر حجم در "نیکل نیوبات" در حین کار خیلی کم است، ۸۱ درصد از ظرفیت آن در ۲۰ هزار چرخه حفظ شد. همه این ها بدون صدمه به مواد آند انجام می شود، در حالیکه گفته می شود فرایند تولید "نیکل نیوبات" بسیار ساده تر از سایر مواد نانوساختار است.
به قول محققان، این مطالعه پتانسیل ذخیره انرژی آندهای "نیکل نیوبات" را در دستگاههای دارای باتری نشان داده است. آنها نمونه خوبی برای نیرو دادن به ماشین آلات الکتریکی که احتیاج به شارژ سریع دارند، هستند. با این وجود، محققان می گویند برای مشاهده کارکرد آنها جهت استفاده در وسایل نقلیه الکتریکی استاندارد، تحقیقات بیشتری مورد نیاز است.
این تحقیق در مجله Advanced Energy Materials انتشار یافته است.
منبع: بی دانلود
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب