il

باتری اناری؛ ایده‌ای جدید برای باتری‌های لیتیوم یونی نسل بعد!

در این چند سال اخیر که شاهد خودنمایی خودروهای برقی هستیم، باتری‌های لیتیوم یونی همواره بعنوان یک منبع تامین کننده انرژی استاندارد برای استفاده در این نوع وسایل نقلیه شناخته شده‌اند. اما به دلایلی از جمله نیاز به منبعی قویتر، ارزانتر و همچنین ظرفیتی بالا با حجم پایین، لازم است تا نسل بعدی باتری‌ها با یک بهبود عملکردی بسیار جدی همراه شوند. در همین راستا، گروهی از محققان با ارائه یک راه‌حل که در آن از ساختار دانه‌های میوه انار الگو برداری شده، مدعی شده‌اند که باتری‌ها می‌توانند با راندمان بسیار بالاتر و دوام کاری بیشتر در مقیاس تجاری، تولید شوند.

pomegranate-650x364

در باتری‌های لیتیوم یونی معمولی از یک آند (الکترود منفی که هنگام شارژ باتری وظیفه ذخیره انرژی را برعهده دارد) مبتنی بر گرافیت استفاده می‌شود که از لحاظ دوام قابل قبول، اما راندمان آن ضعیف است. به همین خاطر، محققان تمرکز خود را برروی سیلیکون معطوف کرده که پتانسیل آن برای ذخیره سازی شارژ، حدودا ده برابر بیشتر از گرافیت است. اما مشکل اصلی که درباره سیلیکون وجود دارد، ترد و شکننده بودن آن است. به همین دلیل چون فرآیند شارژ و دشارژ، متورم شدن را درپی دارد، منجر به پوسته پوسته شدن و درنهایت شکسته شدن سیلیکون می‌شود.

pomegranate_battery_v02

تاکنون دو راه حل امیدوارانه از پژوهش‌های محققان مطرح شده، که در یکی استفاده از نانو لوله‌های کربنی و در دیگری با رویکردی مشابه، استفاده از نانو لایه‌های سیلیکونی به همراه فرم دیگری از کربن، یعنی گرافن پیشنهاد شده است. استفاده از ساختار دانه‌های انار نیز مبتنی برهمان کربن است اما در بعضی موارد از راه حل دوم نیز در آن استفاده شده است. در این پروژه، محققان روشی را ابداع کرده‌اند که در آن پوششی از نانوذرات سیلیکونی برروی پوسته کربن قرار می‌گیرند. این ذرات به قدری کوچک هستند که به هیچ عنوان در حالت شارژ و دشارژ شکسته نمی‌شوند.

li-ion-battery-based-on-pomegranate

همچنین پوسته کربن فضای کافی را برای تغییر سایز این ذرات در اختیار می‌گذارد. این مرحله تحت فرآیند میکرو امولسیون توسعه یافته که یک فرآیند متداول در برخی صنایع همچون لوازم آرایشی و ساخت رنگ‌ها است. ایده اصلی در اینجا این بوده که خوشه‌هایی از نانوذرات سیلیکونی را به صورت پوسته و روکش ایجاد کرده و سپس آن‌را با یک لایه ثانویه از کربن پوشاند. همانند چیدمان مشاهده شده دانه‌ها در یک انار برش داده شده از وسط، شما در اینجا نیز با نانوذرات پراکنده سیلیکون در سطح مواجه هستید که لابه‌لای پوشش کربنی قرار گرفته‌اند.

۲۴۰۲۱۴_pomegramate_1

حدودا ۸ سال است که این ایده در محیط آزمایشگاهی درحال چکش خودرن است و به‌نظر می‌رسد که فاصله کمی تا تجاری سازی داشته باشد. ماه گذشته، تقریبا ۳۰ میلیون دلار برای تجاری سازی نسل اول باتری‌های لیتیوم یون سیلیکونی هزینه شده و احتمالا در آینده‌ای نزدیک، خبرهای بیشتری از این بهینه‌سازی خواهیم شنید.

درباره نویسنده

مطالب مرتبط

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.