یک گام مهم برای توسعه باتری های لیتیوم-گوگرد
به گزارش دیجیتالر، دانشمندان آمریکایی کوشش می کنند با یک طراحی جدید، باتری های لیتیوم-گوگرد را به پتانسیل کامل خود برسانند.
به گزارش دیجیتالر به نقل از ایسنا و به نقل از ساینمگ، باتری ها همه جا وجود دارند؛ از تلفن های همراه و ساعتهای هوشمند گرفته تا وسایل نقلیه الکتریکی. بیشتر این دستگاه ها از باتری های شناخته شده لیتیوم-یون استفاده می نمایند. باآنکه باتری های لیتیوم-یون از زمان معرفی اولیه تابحال راهی طولانی را پیموده اند اما معایب آشنایی هم دارند؛ همچون طول عمر کوتاه، گرم شدن بیش از حد و چالش های زنجیره تأمین بعضی از مواد خام.
دانشمندان «آزمایشگاه ملی آرگون»(Argonne National Laboratory) وابسته به «وزارت انرژی آمریکا»(DOE) با آزمایش مواد جدید برای ساخت باتری، درحال تحقیق کردن در مورد چاره هایی برای مرتفع ساختن این مشکلات هستند. یکی از این مواد، گوگرد است. گوگرد، بسیار فراوان و مقرون به صرفه است و نسبت به باتری های سنتی مبتنی بر یون می تواند انرژی بیشتری را در خود نگه دارد.
این گروه پژوهشی با ایجاد لایه ای در باتری که ظرفیت ذخیره سازی انرژی را زیاد می کند و مشکل سنتی باتری های گوگردی را که سبب خوردگی آنها می شود حدودا از بین می برد، تلاش کردند به پیشرفت باتری مبتنی بر گوگرد کمک کنند.
«ونکیان ژو»(Wenqian Xu)، دانشمند لابراتوار ملی آرگون و از پژوهشگران این پروژه اظهار داشت: نتایج این پژوهش نشان می دهند که یک لایه میانی فعال ردوکس می تواند تاثیر زیادی بر توسعه باتری لیتیوم-گوگرد داشته باشد. ما یک گام به دیدن این فناوری در زندگی روزمره خود نزدیک تر شده ایم.
این طراحی امیدوارکننده باتری، یک الکترود مثبت حاوی گوگرد(کاتد) را با یک الکترود منفی فلزی لیتیوم(آند) جفت می کند. در میان این اجزا، الکترولیت یا ماده ای است که به یون ها امکان می دهد بین دو سر باتری عبور کنند.
باتری های اولیه لیتیوم-گوگرد، عملکرد خوبی نداشتند چونکه گونه های گوگرد(پلی سولفیدها) در الکترولیت حل می شدند و سبب خوردگی آن می شدند. این امر بر عمر باتری تاثیر منفی می گذارد و تعداد دفعاتی را که میتوان باتری را شارژ کرد، می کاهد.
دانشمندان پیش تر برای پیشگیری از بروز این مشکل تلاش کردند تا یک لایه میانی غیر فعال ردوکس را بین کاتد و آند قرار دهند اما این لایه محافظ، سنگین و متراکم است و ظرفیت ذخیره انرژی باتری را می کاهد. این یک مانع بزرگ برای تجاری سازی باتری های لیتیوم-گوگرد بوده است.
دانشمندان در این پژوهش جدید، یک لایه متخلخل حاوی گوگرد را ابداع و آزمایش کردند. بررسی های آزمایشگاهی، ظرفیت اولیه باتری های دارای این لایه فعال را در مقایسه با باتری های دارای لایه غیرفعال، سه برابر بیشتر نشان داد. جالب تر اینکه سلول های دارای لایه میانی فعال، ظرفیت بالایی را در بیشتر از ۷۰۰ چرخه شارژ-تخلیه حفظ کردند.
«گوئیلیانگ ژو»(Guiliang Xu)، شیمی دان لابراتوار ملی آرگون و از پژوهشگران این پروژه اظهار داشت: آزمایش های پیشین با سلول هایی که دارای لایه غیرفعال ردوکس بودند، فقط حرکت را سرکوب و انرژی را قربانی می کردند اما لایه فعال ردوکس ما به ظرفیت ذخیره انرژی می افزاید.
این گروه پژوهشی برای مطالعه بیشتر لایه فعال ردوکس، آزمایشاتی را در «چشمه فوتون پیشرفته»(APS) وزارت انرژی آمریکا انجام دادند. داده های این پژوهش به دانشمندان امکان می دهد تا از مزایای لایه میانی اطمینان حاصل کنند.
این گروه پژوهشی در ادامه کار خود می خواهند پتانسیل توسعه فناوری لایه فعال ردوکس را ارزیابی کنند. گوئیلیانگ ژو اظهار داشت: ما می خواهیم تلاش نماییم آنرا بسیار نازک تر و سبک تر بسازیم.
این پژوهش، در مجله «Nature Communications» به چاپ رسید.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب