ساخت باتری های بادوام خودرو با استفاده از فناوری نانو

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری،محققان دانشگاه پنسیلوانیا موفق به ساخت ماده دی الکتریک پلیمری شدند که قابلیت ذخیره انرژی با دانسیته بالا را دارد. این ماده برای ساخت باتری مورد استفاده در خودروهای برقی مناسب است.
کلید موفقیت این پروژه، ساختار ساندویچی سه بعدی است که میدان الکتریکی را کامپوزیت سرامیک/پلیمر محافظت می کند.
کینگ وانگ از محققان این پروژه می گوید: پلیمرها مواد ایده آلی برای ذخیره انرژی هستند. دلیل این امر وزن پایین، استحکام و امکان تولید انبوه این مواد است. با این حال، پلیمر تجاری موسوم به BOPP که در حال حاضر در خودروهای برقی و هیبریدی استفاده می شود، دوام بالایی در برابر گرما ندارد و نیازمند یک سیستم خنک کننده جانبی است. این موضوع موجب افزایش وزن خودرو می شود.
وانگ می گوید: ما نشان دادیم که این باتری می تواند در دمای بالا به مدت 24 ساعت کار کند و بعد از 30 هزار بار شارژ، هنوز عملکرد اولیه خود را حفظ می کند.
محققان برای حل این مشکل از فیلم های پلیمر دو بعدی BOPP استفاده کردند. این کار موجب افزایش ضریب دی الکتریک و استحکام میدان الکتریکی می شود. هر چند با افزایش مقدار انرژی، بخشی از آن به صورت گرما هدر می رود.
برای حل این مشکل، محققان به بررسی ساز و کار این فرآیند پرداختند و در نهایت این ساختار را به ساندویچی درآوردند که این کار موجب ممانعت از خروج بار الکتریکی از الکترودها می شود؛ موضوعی که گرم شدن باتری را در پی دارد. وجود یک ساختار لایه ای در میان این ساختار ساندویچی موجب می شود تا دانسیته انرژی بهبود یابد.
لایه خارجی از نانوورق های نیترید بور تشکیل شده که درون ماتریکس پلیمری قرار گرفته است. از تیتانات باریم نیز به عنوان ثابت دی الکتریک استفاده می شود.
نتایج این پروژه در قالب مقاله ای با عنوان 'Sandwich-structured polymer nanocomposites with high energy density and great charge–discharge efficiency at elevated temperatures' در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.