ترکیب دو ترفند برای بهبود عملکرد و عمر باتری یون لیتیم

محققان دو مکانیسم مختلف را با هم ترکیب کرده و در نهایت عملکرد و طول عمر باتری ‌های یون لیتیم را افزایش دادند، این گروه در این روش از نانولوله های کربنی و گوگرد استفاده کردند.

کد خبر: ۱۵۱۲۶۶

تاریخ: ۳۰ اسفند ۱۳۹۵ - ۱۰:۲۰

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، محققان موسسه فناوری ایندیا موفق به افزایش 4 برابری ظرفیت باتری ‌های یون لیتیم شدند که این کار با استفاده از ارائه نوعی آند جدید انجام شد، کامپوزیت جدیدی که این تیم تحقیقاتی ارائه کردند قادر به ارائه 1.120 میلی‌ آمپر ساعت در هر گرم بعد از 10هزار بار شارژ و دشارژ است.
این باتری می ‌تواند دانسیته انرژی بالایی ایجاد و عمر طولانی ‌تری نسبت به باتری ‌های رایج داشته باشد، نتایج این پروژه در نشریه Journal of Materials Chemistry A به چاپ رسیده است.
نانو لوله ‌های کربنی نسبت به گرافیت مزایای بیشتری برای استفاده در آند باتری ‌ها دارد. با این حال، کارایی این نانو لوله ‌ها در ساخت آند با مشکل کارایی روبرو است، یون ‌های لیتیم در طول شارژ که وارد نانو لوله می‌ شوند، در طول مصرف، به صورت کامل از آن خارج نمی‌ شوند، بنابراین ظرفیت این باتری‌ ها بعد از مدتی دچار افت می‌ شوند.
سیرپادا راگو از محققان این پروژه می‌ گوید:' ما با باز کردن چند لایه از این نانو لوله ‌‌ها، بر این مشکل غلبه کردیم.'
نانو لوله ‌های باز شده مشکل گیرافتادن یون ‌ها را نداشته و در عین حال، هدایت الکتریکی مناسبی دارند بنابراین برای نگهداری یون لیتیم گزینه جالبی هستند. این گروه تحقیقاتی برای بهبود ظرفیت باتری، اقدام به افزودن گروه‌های گوگرد به این لایه‌ ها کردند. ظرفیت نظری گوگرد بسیار بالا (1.675 mAh/g) است بنابراین می‌ توان با این کار از مزیت گوگرد نیز استفاده کرد.
یون‌ های لیتیم با گوگرد نیز برهمکنش می ‌دهند که این کار موجب تشکیل پلی ‌سولفیدهای لیتیم می ‌شود. این پلی ‌سولفید های دارای چیدمان با نظم بالا سپس به پلی ‌سولفیدهای با نظم پایین تبدیل می‌ شوند که برای استفاده در باتری‌ ها مناسب‌ تر هستند.
در واقع این گروه تحقیقاتی از دو ساز و کار مختلف برای بهبود عملکرد باتری استفاده کردند؛ واکنش وارد کردن یون لیتیم از باتری یون لیتیم و واکنش ردوکس گوگرد از باتری سولفور لیتیم، پژوهشگران هر دو ساز و کارها را در یک باتری قرار دادند. به مدد استفاده از این دو ساز و کار، این باتری جدید بعد از 10هزار بار شارژ/ دشارژ هنوز قادر به ارائه دانسیته بالایی از انرژی است.