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 تولید انبوه برسانند.

«Christos Athanasiou»، محقق دانشکده مهندسی دانشگاه براون می‌گوید اشتیاق فراوانی برای جایگزینی الکترولیت‌های مایع باتری‌های کنونی با مواد سرامیکی وجود دارد، چون امنیت بیشتری داشته و چگالی انرژی بیشتری را فراهم می‌کنند.

به گفته او تمرکز تحقیقاتی که تاکنون انجام شده‌اند، معطوف بهینه کردن خصوصیات شیمیایی الکترولیت‌های جامد شده بوده، اما آن‌ها بر خصوصیات مکانیکی الکترولیت‌های جامد تمرکز کرده و امیدوارند آن‌ها را امن تر نموده و برای استفاده گسترده آماده کنند.

الکترولیت‌های مایع که در اکثر باتری‌ها امروزی یافت می‌شوند، با وجود عملکرد بسیار خوب ضعف‌های متعددی دارند. رشته‌های کوچک فلز لیتیوم می‌توانند در جریان‌های بالا درون الکترولیت شکل گرفته و سبب اتصال کوتاه باتری شوند. علاوه بر این الکترولیت‌های مایع بسیار آتش زا بوده و بروز اتصال کوتاه می‌تواند سبب آتش سوزی شود.

گرافین با جلوگیری از گسترش ترک‌ها مقاومت مواد سرامیکی بکار رفته در الکترولیت‌های باتری‌ را افزایش می دهد.

یکی از بزرگ ترین مزایای الکترولیت‌های سرامیکی حالت جامد این است که آتش زا نبوده و از شکل گیری رشته‌های لیتیوم جلوگیری نموده و به باتری توانایی فعالیت در جریان‌های بالا را می‌دهند.

سرامیک‌ها بسیار شکننده هستند و احتمال خرد شدن آن‌ها حین فرایند تولید وجود دارد؛ محققان برای جلوگیری از این رخداد، گرافین که مقاومت فوق العاده بالایی دارد را به سرامیک القا کرده و سختی آن را در عین حفظ خصوصیات الکترونیکی مورد نیاز برای عملکرد الکترولیت افزایش دادند.

«Nitin Padture»، یکی از محققان در مورد استفاده از گرافین می‌گوید: «شما می‌خواهید الکترولیت یون‌ها را هدایت کند، نه الکتریسیته را. گرافین رسانای بسیار خوب الکتریسیته است، بنابراین بسیاری از مردم فکر می‌کنند ما با قرار دادن رسانا در الکترولیت کار اشتباهی کرده‌ایم. اما اگر تراکم آن را پایین نگاه داریم می‌توانیم مانع از رسانا شدن گرافین شده و استحکام را بالا ببریم.»

آزمایش‌ها نشان داد گرافین خللی در خصوصیات الکتریکی ماده ایجاد نکرده و سختی ماده کامپوزیتی بیش از دو برابر سرامیک است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که به کمک نانوکامپوزیت‌ها می‌توان الکترولیت‌های حالت جامد امن تر با خصوصیات مکانیکی مورد نیاز جهت استفاده در دیوایس‌های روزمره ساخت.

«Brian Sheldon»، محقق دانشگاه براون می گوید: «تا آنجا که ما می‌دانیم، این مقاوم ترین الکترولیت حالت جامد است که محققان تاکنون موفق به ساخت آن شده‌اند.»

محققان قصد دارند در قدم بعدی علاوه بر گرافین، نانو مواد دیگر و انواع مختلف الکترولیت‌های سرامیکی را آزمایش 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

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... 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

نظرات ۰

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

رمزتان را گم کرده‌اید؟