سرعت 10 برابری شارژ باتری با نانوساختار باز و منظم ممکن شد - وبلاگ ورزش و تندرستی

به گزارش وبلاگ ورزش و تندرستی، دانشمندان به پیشرفتی دست یافته اند که می تواند منجر به ساخت باتری هایی گردد که در کسری از زمان شارژ می شوند و شارژ 10 برابر سریع تر را امکان پذیر می نماید.

به گزارش گروه دانشگاه وبلاگ ورزش و تندرستی، تحقیق روی باتری های نسل نو شامل آزمایش مداوم روی مواد جایگزین است که ممکن است دستاورد های عملکردی قابل توجهی را میسر کند و اکنون یک پیشرفت نو، نمونه نوی از باتری ها را ارائه می دهد.

دانشمندان دانشگاه توئنته هلند یک سلول آزمایشی لیتیوم-یونی فراوری نموده اند که دارای یک طراحی الکترود نو با ساختار کریستالی باز و منظم است که به گفته آن ها امکان شارژ با سرعت 10 برابر نسبت به دستگاه های امروزی را فراهم می نماید.

باتری های لیتیوم یونی که نیروی وسایل نقلیه الکتریکی امروزی، تلفن های هوشمند و دستگاه های بی شمار دیگری را تامین می نمایند، دارای دو الکترود به نام کاتد و آند هستند و این مطالعه نو بر روی دومی تمرکز دارد. در حال حاضر این آند ها از گرافیت ساخته شده اند که از بسیاری جهات خوب هستند، اما نمی توانند شارژ فوق العاده سریع را بدون اینکه تخریب شوند، ممکن نمایند.

جایی که دانشمندان در پی آند های نو و بهبود یافته هستند، موادی است که دارای ساختار های متخلخل در مقیاس نانو هستند. آند هایی با این ماهیت، نوید بخش تماس بیشتر با الکترولیت مایع را می دهند که یون های لیتیوم را حمل می نماید، در حالی که یون ها را قادر می سازد تا راحت تر در مواد الکترود جامد پخش شوند و در نهایت دستگاهی را می سازند که بسیار سریع تر شارژ می گردد.

اما کاستی هایی در مواد پیشنهادی تا به امروز وجود دارد. ماهیت نامرتب و تصادفی کانال ها در نانوساختار متخلخل می تواند باعث فروپاشی آن ساختار ها در حین شارژ گردد، در حالی که چگالی و ظرفیت باتری را کاهش می دهد و می تواند باعث تجمع لیتیوم در سطح آند و کاهش عملکرد آن در هر چرخه شارژ گردد. علاوه بر این، ساخت این مواد پیچیده است، چرا که شامل مواد شیمیایی خشن است و ضایعات شیمیایی قابل توجهی فراوری می نماید.

دانشمندان دانشگاه توئنته بر این باورند که جایگزین مناسبی در ماده ای به نام نیکل نیوبات یافته اند. برخلاف ماهیت نامنظم محلول های قبلی، نیکل نیوبات دارای ساختار کریستالی باز و منظم با کانال های تکراری و یکسان برای انتقال یون است.

محققان این آند نیکل نیوبات را در یک سلول باتری کامل ادغام کردند و عملکرد آن را آزمایش کردند و دریافتند که نرخ شارژ فوق العاده سریع 10 برابر سریع تر از باتری های لیتیوم-یون امروزی را ارائه می دهد. آن ها بعلاوه خاطرنشان کردند که نیکل نیوبات فشرده تر از گرافیت است و بنابراین چگالی انرژی حجمی بالاتری دارد که می تواند با نسخه های تجاری سلول که سبک تر و فشرده تر هستند برابری کند.

دانشمندان بعلاوه گزارش دادند که این ماده نو ظرفیت بالایی دارد و حدود 244 میلی آمپر ساعت در گرم است و از آنجایی که تغییر حجم در نیکل نیوبات در حین کار بسیار کم است، 81 درصد از ظرفیت آن در 20 هزار چرخه حفظ شد. همه این ها بدون آسیب به مواد آند انجام می گردد، در حالی که گفته می گردد فرآیند فراوری نیکل نیوبات بسیار ساده تر از سایر مواد نانوساختار است.

به گفته محققان، این مطالعه پتانسیل ذخیره انرژی آند های نیکل نیوبات را در دستگاه های دارای باتری نشان می دهد. آن ها نمونه خوبی برای نیرو دادن به ماشین آلات الکتریکی که احتیاج به شارژ سریع دارند، هستند. با این حال، محققان می گویند برای مشاهده کارکرد آن ها برای استفاده در وسایل نقلیه الکتریکی استاندارد، تحقیقات بیشتری مورد احتیاج است.