طراحی نانوالکترودی که ظرفیت و عمر باتری‌ها را افزایش می‌دهد

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، یوان یانگ و همکارانش از دانشگاه کلمبیا روشی ارائه کردند که می‌تواند برای افزایش دانسیته انرژی باتری‌های یون لیتیم مورد استفاده قرار گیرد. این گروه یک ساختار سه‌ لایه تولید کردند که حتی در هوا نیز پایدار است و قادر به افزایش عمر و کاهش هزینه تولید باتری‌ها می‌شود. این پروژه می‌تواند دانسیته انرژی باتری‌های لیتیمی را 10 تا 30 درصد افزایش دهد.

یانگ می‌گوید: «زمانی که باتری‌های لیتیمی برای اولین بار شارژ می‌شوند، پنج تا 20 درصد از انرژی در همان سیکل اول از بین می‌رود. در این پروژه ما راهکاری برای بازگشت این انرژی از دست رفته ارائه می‌دهیم. این نتایج برای تولید باتری‌هایی با کارایی بالا، به‌منظور استفاده در ادوات الکترونیکی همراه مناسب هستند».

در اولین شارژ شدن، بخشی از الکترولیت سیال، روی سطح فاز صلب احیاء می‌شود و الکترود منفی را می‌پوشاند. این فرآیند معمولاً پیش از بارگیری در کارخانه انجام شده است و برگشت‌پذیر نیست. با این کار 10 درصد از الکترود منفی پوشیده می‌شود و در الکترودهای سیلیکونی جدید، این رقم به 20 تا 30 درصد می‌رسد. درصورت استفاده از نانوساختارها، این ظرفیت از دست رفته کاهش می‌یابد.

معمولاً از مواد غنی‌شده با لیتیم در الکترودها استفاده می‌شود تا این ظرفیت از دست‌رفته جبران شود. با این حال این مواد نسبت به هوا حساس هستند و پایداری کمی دارند. تولیدکننده معمولاً در هوای خشک این کار را انجام می‌دهد که هزینه کار را افزایش دهد.

برای حل این مشکل محققان از یک نانوساختار سه لایه استفاده کردند که در هوا پایدار است. این ماده گزینه مناسبی برای تولید الکترود باتری‌های لیتیمی است. این گروه نشان دادند که با این الکترودها، کاهش ظرفیت به حداقل می‌رسدو عمر باتری افزایش می‌یابد.
در حال حاضر این گروه روی کاهش ضخامت پلیمر کار می‌کند تا روش را برای تولید انبوه آماده کنند.