پوشش جدیدی برای افزایش ایمنی و دوام باتری‌های لیتیومی

ايسنا/ پژوهشگران دانشگاه "استنفورد"، نوعي پوشش جديد ابداع کرده‌اند که مي‌تواند ايمني و دوام باتري‌هاي ليتيومي را افزايش دهد. پژوهشگران، پوشش جديدي ابداع کرده‌اند که مي‌تواند به ايمني و دوام باتري‌هاي سبک‌وزن ليتيوم- فلزي کمک کند و در نسل بعدي وسايل نقليه الکتريکي به کار برود. گروهي از پژوهشگران "دانشگاه استنفورد"(Stanford University) و "آزمايشگاه ملي شتاب‌دهنده اسلک"(SLAC) در آمريکا، پوششي ابداع کرده‌اند که مي‌تواند برخي از نقص‌هاي باتري ليتيوم- فلزي را برطرف کند. مشکل باتري‌هاي ليتيوم- فلزي اين است که برآمدگي پيچک مانندي موسوم به "دندريت"(dendrite) در آنها شکل مي‌گيرند. دندريت‌ها به مرور زمان مي‌توانند لايه محافظ باتري را که پايانه‌هاي مثبت و منفي آن را از هم تفکيک مي‌کند، سوراخ کنند. دندريت‌ها علاوه بر تخريب باتري، مدار کوتاهي را در مايع قابل اشتعال باتري به وجود مي‌آورند. "ژنان بائو"(Zhenan Bao)، استاد مهندسي شيمي دانشگاه استنفورد و از نويسندگان اين پروژه گفت: دندريت‌ها موجب مي‌شوند که نتوان از باتري‌هاي ليتيوم-يون در نسل آينده ابزار الکتريکي استفاده کرد. باتري‌هاي ليتيوم-فلزي مي‌توانند مانند باتري‌هاي ليتيوم- يون، حداقل تا يک سوم انرژي را در خود نگه دارند و به طور قابل توجهي سبک‌تر هستند زيرا براي ساخت پايانه مثبت آنها به جاي گرافيت سنگين، از نوعي ليتيوم سبک وزن استفاده شده است. اگر اطمينان بيشتري نسبت به اين باتري‌ها وجود داشته باشد، مي‌توان از آنها در ابزار الکترونيکي قابل حمل از جمله نوت‌بوک يا تلفن همراه استفاده کرد اما کاربرد واقعي اين باتري‌ها، در خودروها خواهد بود. بزرگترين مشکل در مورد وسايل نقليه الکتريکي اين است که باتري‌هاي آنها، حدود يک چهارم انرژي را به حمل خود اختصاص مي‌دهند. "ديويد مک‌کانيک"(David Mackanic)، دانشجوي مقطع دکتري دانشگاه استنفورد و پژوهشگر ارشد اين پروژه گفت: ظرفيت باتري‌هاي ليتيوم- يوني معمولي، تقريبا تا حد امکان گسترش يافته؛ در نتيجه، ابداع انواع جديدي از باتري براي رسيدن به انرژي مورد نياز براي ابزار الکترونيکي جديد، ضروري است. پژوهشگران دانشگاه استنفورد، پوشش جديد خود را روي پايانه مثبت موسوم به "آند"(anode) يک باتري استاندارد ليتيوم- فلزي آزمايش کردند. آنها آنودهاي پوشيده شده را با ديگر ترکيبات تجاري در دسترس ادغام کردند تا يک باتري کاملا موثر ابداع کنند. باتري‌ها پس از طي کردن 160 چرخه توانستند 85 درصد نيرويي که در چرخه نخست داشتند، انتقال دهند. سلول‌هاي باتري‌هاي ليتيوم- فلزي معمولي پس از طي کردن چند چرخه، حدود 30 درصد نيرو را منتقل مي‌کنند و حتي اگر منفجر نشوند، بي‌استفاده خواهند بود. اين پوشش جديد با ايجاد شبکه‌اي از مولکول‌هايي که يون‌هاي ليتيوم را به الکترود انتقال مي‌دهند، از شکل‌گيري دندريت‌ها پيشگيري مي‌کند. همچنين از واکنش‌هاي شيميايي ناخواسته‌اي که براي اين باتري‌ها پيش مي‌آيد، جلوگيري مي‌کند و رشد مواد شيميايي روي آند که توانايي باتري را در انتقال نيرو به سرعت از بين مي‌برد، کاهش مي‌دهد. اين پوشش در آزمايش‌ها توانست طول عمر باتري را به شکل قابل توجهي افزايش دهد. "ژيائو يو"(Zhiao Yu)، دانشجوي مقطع دکتري دانشگاه استنفورد و پژوهشگر اين پروژه گفت: اين پوشش جديد طوري طراحي شده که به باتري‌هاي ليتيوم- فلزي ثبات بدهد و امکان استفاده از آنها را در موارد گوناگون فراهم کند. پژوهشگران در حال حاضر سعي دارند طراحي اين پوشش جديد را اصلاح کنند تا ظرفيت نگه‌داري و آزمايش آن در چرخه‌هاي بيشتر افزايش يابد. "يي کويي"(Yi Cui)، از پژوهشگران اين پروژه گفت: از آنجا که هدف نهايي ما، به کار بردن اين پوشش در وسايل نقليه الکتريکي است، تجاري‌سازي آن احتمالا با تجهيزات الکترونيکي آغاز مي‌شود تا ايمني باتري را مشخص کند. اين پژوهش، در مجله "Joule" به چاپ رسيد. ما را در کانال «آخرين خبر» دنبال کنيد