ترفند جدید برای افزایش عمر باتری یون لیتیم
محققان دو مکانیسم مختلف را با هم ترکیب کرده و در نهایت عملکرد و طول عمر باتریهای یون لیتیم را افزایش دادند، این گروه در این روش از نانولولههای کربنی و گوگرد استفاده کردند.
به گزارش انرژی امروز به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، محققان موسسه فناوری ایندیا موفق به افزایش 4 برابری ظرفیت باتریهای 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 باتریهای رایج داشته باشد، نتایج این پروژه در نشریه Journal of Materials Chemistry A به چاپ رسیده است.
نانو لولههای کربنی نسبت به گرافیت مزایای بیشتری برای استفاده در آند باتریها دارد. با این حال، کارایی این نانو لولهها در ساخت آند با مشکل کارایی روبرو است، یونهای لیتیم در طول شارژ که وارد نانو لوله میشوند، در طول مصرف، به صورت کامل از آن خارج نمی شوند، بنابراین ظرفیت این باتریها بعد از مدتی دچار افت میشوند.
سیرپادا راگو، از محققان این پروژه، میگوید: ما با باز کردن چند لایه از این نانو لولهها، بر این مشکل غلبه کردیم.
نانو لولههای باز شده مشکل گیرافتادن یونها 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 لایهها کردند. ظرفیت نظری گوگرد بسیار بالا (1.675 mAh g) است بنابراین میتوان با این کار از مزیت گوگرد نیز استفاده کرد.
یونهای لیتیم با گوگرد نیز برهمکنش می دهند که این کار موجب تشکیل پلی سولفیدهای لیتیم می شود. این پلی سولفیدهای دارای چیدمان با نظم بالا سپس به پلی سولفیدهای با نظم پایین تبدیل میشوند که برای استفاده در باتریها مناسبتر هستند.
در واقع این گروه تحقیقاتی از دو سازوکار 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 سازوکار، این باتری جدید بعد از 10هزار بار شارژ دشارژ هنوز قادر به ارائه دانسیته بالایی از انرژی است.