پژوهشگران ژاپنی با ماده جدیدی عمر باتری‌های لیتیومی را افزایش می‌دهند

پژوهشگران از سراسر جهان در حال کار روی مواد جدیدی برای بهبود عملکرد و عمر باتری‌های لیتیومی هستند. حالا تیمی از محققان ژاپنی با ماده‌ای جدید، طراحی تازه‌ای را ارائه کرده که می‌تواند شارژ را بهینه‌تر نگه دارد و همچنین طول عمر باتری‌ها را افزایش می‌دهد.

باتری‌های مورد استفاده در گوشی‌های هوشمند پس از چند سال دیگر مثل روز اول کار نمی‌کنند و باتری تخریب می‌شود. در داخل باتری بخش‌های متحرک زیادی وجود دارد که در این کاهش عملکرد نقش بازی می‌کنند. حالا پژوهشگران در موسسه «علم و فناوری پیشرفته» ژاپنی روی ماده‌ای به نام «پیونده» یا بایندر (Binder) برای رفع این مشکل کار کرده‌اند.

این ماده نقش مهمی در حفظ آند گرافیتی باتری دارد. امروزه برای باتری‌های لیتیومی از بایندرهای «پلی‌وینیلیدین فلورید» (PVDF) ‌استفاده می‌شود، اما پژوهشگران به دنبال مواد جایگزین آن هستند و حالا بایندر جدیدی را معرفی کرده‌اند که عملکرد بالایی از خود نشان می‌دهد.

این بایندر جدید از یک «بسپار ناهمگن» یا بسپار کوپلیمر به نام «bis-imino-acenaphthenequinone-paraphenylene» یا BP ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته. طی بررسی‌ها مشخص شد که این ماده عمر باتری را افزایش می‌دهد و ظرفیت باتری پس از چندین دوره شارژ، کاهش بسیار کمی پیدا می‌کند.

نویسنده ارزش پژوهش جدید، «نوریوشی ماتسومی» از عملکرد بسیار بالاتر این بایندر نسبت به بایندرهای PVDF خبر داده:

«یک نیمه سلول با استفاده از PVDF به عنوان بایندر پس از ۵۰۰ چرخه شارژ و تخلیه شارژ، تنها ۶۵ درصد ظرفیت اصلی خود را حفظ کرد. اما زمانی که از بایندر کوپلیمر BP استفاده شد، ۹۵ درصد ظرفیت باتری پس از ۱۷۰۰ چرخه شارژ و تخلیه شارژ حفظ شد.»

به گفته پژوهشگران، چنین عملکردی نتیجه پایداری مکانیکی بهتر و چسبندگی بیشتر به آند و همچنین جمع‌کننده جریان است. ماده BP در مقایسه با PVDF مورد استفاده کنونی رسانایی بیشتری دارد و همچنین باریک‌تر است. در کنار این ویژگی‌ها، به راحتی با الکترولیت واکنش نشان نمی‌دهد که افزایش طول عمر باتری را در پی دارد.

در تصاویر میکروسکوپی از بایندر BP و PVDF، در مورد اول پس از ۱۷۰۰ چرخه تنها ترک‌های ریز به چشم می‌خورد، در حالی که بایندر PVDF تنها پس از ۵۰۰ چرخه، ترک‌های بزرگی از خود بجا می‌گذارد.

با وجود چنین عملکرد بالایی، این طراحی همچنان به کار بیشتری نیاز دارد و ورودش به دنیای واقعی و عرضه تجاری‌اش طول می‌کشد. با این وجود شاید روزی بتواند عمر باتری گوشی‌های هوشمند و همچنین خودروهای الکتریکی را افزایش دهد.