پیشرفت پژوهشگران در رسیدن به نسل آینده باتری های لیتیوم-فلزی - مرجع مقالات

به گزارش خبرنگاران و به نقل از تک اکسپلور، گروهی از پژوهشگران دانشگاه ایالتی واشنگتن(WSU)، روشی ابداع نموده اند تا مشکل مهم ایمنی باتری های لیتیوم-فلز را حل نمایند. شاید این روش جدید موجب گردد که نسل آینده باتری ها، دوام بیشتری را در ذخیره انرژی داشته باشند.

پژوهشگران، از فرمولی برای باتری های خود استفاده کردند که به تشکیل یک لایه محافظتی در اطراف آند لیتیوم می انجامد، جلوی از بین رفتن باتری ها را می گیرد و به آنها امکان می دهد تا در شرایط عادی، بیشتر کار نمایند.

لیتیوم-فلز، یک ماده رویایی برای باتری ها به شمار می رود زیرا این ماده در میان دیگر مواد جامد شناخته شده، بالاترین تراکم انرژی را دارد و موجب می گردد که باتری ها مدت بیشتری کار نمایند و نسبت به باتری های لیتیوم- یون، از عهده ذخیره انرژی بیشتری برآیند. در حالی که باتری های لیتیوم- یون، با گذر یون ها میان یک آند گرافیت و کاتد لیتیوم کبالت اکسید کار می نمایند، آند باتری لیتیوم- فلز، از یک لیتیوم- فلز پرانرژی ساخته شده است.

مین کیو سونگ(Min-Kyu Song)، استادیار مهندسی مکانیک و مواد دانشگاه ایالتی واشنگتن و سرپرست این پژوهش گفت: اگر ما بتوانیم مستقیما از لیتیوم-فلز استفاده کنیم، امکان بهبود تراکم انرژی در باتری ها به میزان قابل توجهی وجود خواهد داشت.

اگرچه پیشرفت های لیتیوم- فلز مدت ها پیش شناخته شده اند اما پژوهشگران هرگز نتوانسته اند آنها را به صورت ایمن به کار ببرند زیرا امکان انفجار یا آتش دریافت آنها وجود دارد. حتی اگر باتری های لیتیوم- فلز به آتش سوزی هم دچار نشوند، توانایی شارژ خود را به سرعت از دست می دهند.

پژوهشگران دانشگاه ایالتی واشنگتن، نوعی باتری ابداع نموده اند که ماده ای غیرسمی موسوم به سلنیوم دی سولفید را در یک ساختار متخلخل کربن برای کاتد خود جمع می نماید. آنها دو نوع ماده اضافه نمودنی را به الکترولیت های مایعی اضافه کردند که معمولا در باتری های لیتیومی نسل بعد جریان دارند.

عملکرد این دو ماده اضافه نمودنی، یک لایه محافظتی را روی سطح لیتیوم- یون تشکیل می دهد که به اندازه کافی ضخیم، رسانا و قوی است تا بتواند رشد دندریت ها را سرکوب کند و امکان دوام باتری را فراهم آورد. هنگامی که این باتری روی تجهیزات الکترونیکی آزمایش شد، توانست از عهده شارژ مجدد آنها برآید و آنها را به کارآیی بالا برساند.

سونگ ادامه داد: این لایه محافظتی منحصر به فرد، به تغییرات کوچکی در آند لیتیوم منجر شد و رشد دندریت ها و عوارض جانبی ناخواسته را به صورت موثر کاهش داد.

پژوهشگران باور دارند که فناوری آنها می تواند مقیاس پذیر و مقرون به صرفه باشد.

سونگ اضافه نمود: اگر این فرمول جدید تجاری سازی گردد، ظرفیت بالایی خواهد داشت. این باتری جدید برخلاف باتری های دیگر، نیازی به تغییر فرایند ساخت ندارد و می توان آن را به زودی به مرحله صنعتی شدن وارد کرد. این باتری، راستا امیدوارنماینده ای را به سوی ابداع باتری های پرانرژی لیتیوم- فلز نشان می دهد.

این پژوهش، در مجله Nano Energy به چاپ رسید.