محققان روش جدیدی برای افزایش ظرفیت باتری لیتیومی پیدا کردند

یک تیم بین‌المللی از محققان موفق به کشف ماده‌ای شده که می‌تواند چگالی انرژی باتری‌های لیتیوم یونی را بدون قربانی کردن طول عمر آن‌ها، افزایش دهد.

محققان به این موضوع پی برده‌اند که کریستال‌های «آنتیموان» می‌توانند در فرایند شارژ و تخلیه شارژ، به صورت خودبه‌خود و برگشت‌پذیر حفره‌های توخالی ایجاد کنند. این کریستال‌ها دانشمندان را قادر می‌سازند تا بدون مشکلات ایمنی، تراکم انرژی را در باتری‌‌ها افزایش دهند.

باتری‌های لیتیوم یونی با حرکت یون‌ها میان دو الکترود، کاتد با بار منفی و آند با بار مثبت قادر به تولید الکتریسیته هستند. این باتری‌ها با ساختار کنونی در حال رسیدن به پایان کار خود هستند. مشکلات مربوط به کاهش ابعاد آند و همچنین متورم شدن آن، تلاش‌ها برای افزایش چگالی باتری‌های لیتیوم یونی را با بن بست مواجه کرده چرا که با افزایش چگالی انرژی، طول عمر باتری کاهش پیدا می‌کند.

دانشمندان راه‌حل این مشکلات را در ذرات «پوسته-یولک» می‌بینند که به علت حفره‌های توخالی با امکان تغییر حجم در زمان شارژ و تخلیه شارژ و ارائه یک سطح بیرونی پایدار، توانایی چرخه شارژ را بهبود می‌دهند. از مدت‌ها پیش دانشمندان بدنبال تعویض فلزی آلیاژ ماده آند با این ذرات بوده‌اند، اما امکان ساخت آن‌ها به صورت مقرون به صرفه وجود ندارد.

«متیو مک داول»، استاد «موسسه فناوری جورجیا» و نویسنده مقاله جدید اعلام کرده:

«از مدت‌ها قبل مواد نانو توخالی مهندسی شده‌اند و یک روش امیدوارکننده برای دستیابی به طول عمر و پایداری بیشتر باتری‌ها با چگالی انرژی بالا محسوب می‌شود. مشکل اصلی این روش، قیمت بالای ترکیب کردن مستقیم این نانوساختارهای توخالی برای استفاده گسترده تجاری است. یافته ما قادر به ارائه فرایند ساده‌تری است که می‌تواند منجر به بهبود عملکرد به روشی مشابه با ساختارهای توخالی مهندسی شده شود.»

باتری‌های لیتیومی

در این مقاله از ذرات با ابعاد بسیار کوچک، هزار برابر کوچکتر از ضخامت موی انسان استفاده شده است. این نانوکریستال‌های آنتیموان که پوشش اکسیدی دارند، می‌توانند در چرخه شارژ بجای بزرگ و کوچک شدن، به صورت خودبه‌خود توخالی شوند.

محققان با استفاده از میکروسکوپ‌های الکترونی با وضوح بالا، موفق به مشاهده این رفتار در ذرات نانو در یک باتری آزمایشی کوچک شدند. این رفتار تنها در ذراتی با قطر کمتر از ۳۰ نانومتر رخ داده است. این فرایند از طریق لایه ارتجاعی اکسید که امکان گسترش مواد به عنوان جریان یون درون آند را فراهم می‌کند، انجام می‌شود البته بجای کوچک شدن، حفره ایجاد می‌کنند.

در حالی که چنین کشفی شگفت انگیز است، باید چندین چالش را پشت سر بگذارد. مشکل اصلی، قیمت بالای آنتیموان است که همین موضوع مانع از استفاده از آن در باتری‌های کنونی شده، البته دانشمندان امیدوارند با مواد ارزان‌تر مانند «قلع» نیز به چنین رفتاری دست پیدا کنند.

مطالب مرتبط

شارژ هوشمند iOS 14 عمر باتری ایرپاد را افزایش می‌دهد

اپل قابلیت شارژ بهینه باتری را که پیش از این در برخی آیفون‌ها و مک بوک‌ها وجود داشت، به ایرپاد می‌آورد. اپل می‌گوید پس از نصب iOS 14، ایرپاد عادت شارژ کردن کاربر را آموخته و شارژ را موقتاً در ۸۰ درصد متوقف می‌کند تا طول عمر باتری افزایش یابد.آپدیت iOS 14 قابلیت جدیدی را... ادامه مطلب

مقاوم‌ترین الکترولیت باتری حالت جامد با استفاده از گرافین ساخته شد

گروهی از محققان دانشگاه «براون» آمریکا روشی را کشف کرده‌اند که به کمک آن می‌توان با استفاده از گرافین سختی ماده سرامیکی شکننده بکار رفته در باتری‌های لیتیوم-یون حالت جامد را دو برابر کرد. محققان امیدوارند به کمک این روش باتری لیتیوم-یون حالت جامد را که مزایای بیشتری نسبت به باتری‌های لیتیوم-یون معمولی دارد، به... ادامه مطلب

سامسونگ با شارژرهای بهینه‌تر به حفظ محیط زیست کمک می‌کند

زمانی که صحبت از شارژر موبایل می‌شود اکثر کاربران به سرعت شارژ و راحتی استفاده کردن از آن فکر می‌کنند و بازدهی انرژی اهمیت چندانی ندارد. سامسونگ به منظور تمایز از رقبا و اهمیت بیشتر به محیط زیست، شارژر USB-C موبایل‌هایش را با بازدهی انرژی بالا و اتلاف برق پایین تولید می‌کند.سامسونگ معتقد است ایجاد تغییراتی... ادامه مطلب

باتری با طول عمر ۲ میلیون کیلومتر تولید شد؛ دستاورد شرکت CATL برای خودروهای برقی

شرکتی که باتری‌ خودروهای برقی تسلا و فولکس واگن را می‌سازد، باتری جدیدی توسعه داده که طول عمر آن حدود ۲ میلیون کیلومتر است. این باتری برتری بسیار قابل توجهی نسبت به باتری‌های فعلی داشته و در مدل‌های آینده تسلا مدل ۳ به کار خواهد رفت.بر اساس گزارش «بلومبرگ»، شرکت چینی «Contemporary Amperex Technology Co.... ادامه مطلب

آیا گرافین باتری موبایل‌ها را متحول خواهد کرد؟

مصرف انرژی قطعات موبایل و سیستم عامل اندروید با پیشرفت فناوری‌ها هر سال بهینه تر می‌شود. با این وجود هنوز هم باتری بسیاری از گوشی‌ها بیشتر از دو روز دوام نمی‌آورند و هنوز با عرضه گوشی‌هایی که تا یک هفته شارژدهی دارند فاصله داریم. حال چندین شرکت از جمله سامسونگ به دنبال انقلاب در باتری... ادامه مطلب

توسعه باتری سدیم-یون قابل رقابت با مدل‌های لیتیوم-یونی

سدیم از عنصرهایی است که در طبیعت به وفور و با قیمت ارزان یافت می‌شود. به همین دلیل باتری‌های سدیم-یون پتانسیل جایگزین شدن با باتری‌های لیتیوم-یون را دارند؛ البته به شرط این که برخی از مشکلات آنها حل شود. محققان دانشگاه ایالتی واشینگتن اخیرا موفق شده‌اند یکی از مهمترین مشکلات باتری سدیم-یون را رفع کنند.... ادامه مطلب

ویجیاتو

نظرات ۰

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

رمزتان را گم کرده‌اید؟