ارائه راهکاری برای افزایش شارژپذیری باتری‌های لیتیومی
پژوهشگران دانشگاه‌های تهران با همکاری محققانی از دانشگاه کره جنوبی اقدام به بهبود نوعی آند نانوساختار کردند که این راهکار موجب افزایش قابل‌توجه ظرفیت شارژپذیری این باتری‌ها می‌شود.
جامعه مدرن امروزی به منظور به حداقل رساندن آلودگی‌های زیست‌محیطی، در فاز گذر از سوخت‌های پایه کربنی و جایگزینی آنها با انرژی‌های پاک قرار دارد. از این رو استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیری نظیر باد، خورشید و آب در دستور کار قرار گرفته است؛ این در حالی است که انرژی استخراج شده از این منابع را باید به نحوی ذخیره کرد. بنابراین همگام با پیشرفت فناوری در عرصه تجهیزات تبدیل انرژی‌های طبیعی به انرژی الکتریکی، پیشرفت فناوری در حوزه تجهیزات ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی، اجتناب‌ناپذیر است.
دراین‌بین، باتری‌های قابل شارژ تجهیزاتی هستند که قادرند این وظیفه را به‌خوبی انجام دهند. بر این اساس محققان دانشگاه تهران با همکاری پژوهشگرانی از کشور کره جنوبی در پروژه مشترکی که اجرایی کردند، راهکاری برای بهینه سازی آندها با استفاده از فناوری نانو ارائه کردند.
صفا حقیقت شیشوان، مجری طرح با اشاره به پیشرفت‌های صورت گرفته در باتری‌های لیتیوم-یون و سدیم-یون گفت: از این رو هدف ما از انجام این پژوهش افزایش ظرفیت این نوع باتری‌ها و توسعه آنها برای کاربردهای متنوع از جمله خودروهای الکتریکی بوده است.
وی ادامه داد: آندهای نانوساختار بهینه‌شده در این طرح، ظرفیت و طول عمر باتری‌های لیتیوم-یون و سدیم-یون را افزایش می‌دهند. همچنین به دلیل استفاده از روشی آسان در تولید این آندها، هزینه تولید نهایی باتری کاهش می‌یابد.
این محقق اضافه کرد: به دلیل پایین بودن ظرفیت تئوری گرافیت در باتری‌های لیتیم-یون تجاری کنونی و همچنین گستردگی استفاده از این نوع باتری‌ها مانند تلفن همراه و لپ‌تاپ، استفاده از گزینه‌های جدید به عنوان الکترود آند باتری‌های لیتیوم-یون ضروری به نظر می‌رسد. ازاین‌رو، تحقیقات گسترده‌ای در کشورهای پیشرفته در این زمینه صورت گرفته است.
به گفته مجری طرح عناصری مانند "سیلیسیم"، "فسفر"، "قلع" و "ژرمانیم" می‌توانند جایگزین‌های خوبی برای گرافیت باشند. فسفر سیاه به دلیل دارا بودن خواص جذابی مانند ظرفیت بالا، هدایت الکتریکی قابل‌قبول، قیمت مناسب و ساختار لایه‌ای شبیه گرافیت می‌تواند یکی از گزینه‌های جذاب برای این منظور به شمار رود.
حقیقت شیشوان در خصوص نتایج حاصل از این پژوهش گفت: فسفر به‌طور ذاتی دارای خاصیت آب‌گریزی است و در این پژوهش با به‌کارگیری یک استراتژی بسیار ساده، سطح بیرونی فسفر را تا حدودی دارای خاصیت آب‌دوستی کردیم. این خاصیت موجب شد پیوندهای شیمیایی محکمی بین فسفر، نانولوله‌های کربنی و چسب‌ها ایجاد شود و متعاقب آن تغییر حجم شدید فسفر حین چرخه‌های شارژ و تخلیه که به 300 تا 500 درصد می‌رسد، شدیدا محدود شود.
وی ادامه داد: این بهینه‌سازی موجب شد تا نیم سل لیتیوم-یون بیش از 400 سیکل (پنج ماه) و نیم سل سدیم-یون بیش از 200 سیکل در چگالی جریان 500 میلی‌آمپر بر گرم با پایداری بالا و ظرفیت تخلیه بسیار عالی کار کند.
این پروژه از سوی صفا حقیقت شیشوان و محبوبه نظریان سامانی از دانشجویان مقطع دکتری دانشگاه یانسی کره جنوبی و پروفسور سید فرشید کاشانی بزرگ عضو هیأت علمی و دکتر مسعود نظریان سامانی محقق دانشگاه تهران اجرایی و نتایج آن در Journal of Materials Chemistry A با ضریب تأثیر 9.931 به چاپ رسیده است.
منبع: ایسنا
1696
