باتری بدون افت ولتاژ ساخته شد

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، تیمی از پژوهشگران دانشگاه هنگ‌کنگ موفق به ایجاد یک پیشرفت اساسی در فناوری باتری شدند که پیامد‌های مهمی برای آینده این حوزه دارد.

در این مطالعات، محققان توانستند نوعی باتری تولید کنند که می‌تواند بر چالش مداوم کاهش ولتاژ غلبه کند و این امر به ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی توسط این باتری به میزان قابل‌توجهی می‌افزاید.

باتری‌های لیتیوم یونی که امروزه به‌طور گسترده در دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند، درحالی‌که اکسید‌های لایه‌ای حاوی لیتیوم و غنی از منگنز دارند، به دلیل ظرفیت بالا و هزینه کم، گزینه امیدوارکننده‌ای از کاتد‌ها محسوب می‌شوند. با این حال، مشکل فروپاشی ولتاژ در هنگام استفاده طولانی‌مدت از آن‌ها مانعی مهم در این مسیر محسوب می‌شود.

رن یانگ (Professor Ren Yang)، مدیر دانشکده فیزیک دانشگاه هنگ‌کنگ با همکاری لئو چی (Liu Qi)، در تحقیقات خود، ساختار منحصربه‌فرد لانه‌زنبوری را در مواد کاتد تثبیت می‌کند و در نتیجه باتری‌هایی ماندگارتر و کارآمدتر تولید کرده است.

روش ابتکاری آن‌ها احتمالاً فناوری‌های فعلی را که ما با کمک آن‌ها نیروی موردنیاز تجهیزاتمان را تأمین می‌کنیم، تغییر داده و قرار است توسعه مواد کاتدی با انرژی بالا را وارد مرحله جدیدی کند.

رویکرد نوآورانه این تیم مطالعاتی، بر تثبیت ساختار لانه‌زنبوری در سطح اتمی متمرکز بود.

در حقیقت طی این مطالعات، فیزیکدانان با ترکیب یون‌های فلزی انتقالی اضافی در ماده کاتد، ساختار لانه‌زنبوری موجود در سلول‌های باتری را تقویت کردند که منجر به کاهش ولتاژ ناچیز تنها ۰.۰۲ میلی ولت در هر سیکل شد.

محققان در مرحله بعد از طریق اندازه‌گیری‌ها و محاسبات پیشرفته در مقیاس اتمی، دریافتند که این یون‌های فلزی واسطه بین‌لایه‌ای به‌عنوان یک کلاهک در بالا یا زیر ساختار لانه‌زنبوری عمل می‌کنند و از مهاجرت کاتیون‌ها جلوگیری و ثبات ولتاژ را حفظ می‌کنند.

 لئو در این رابطه گفت: این فناوری جدید، مشکل فروپاشی ولتاژ کاتد LMR را با ظرفیتی تقریباً دو برابر بیشتر از مواد کاتدی که امروزه به‌طور گسترده استفاده می‌شود، حل کرده است و درنهایت مسیر را برای راه‌حل‌های ذخیره انرژی قوی‌تر و پایدارتر هموار می‌کند.

این یافته‌ها دارای پتانسیل زیادی برای کاربرد‌های مختلف، از تأمین انرژی خودرو‌های الکتریکی گرفته تا وسایل الکترونیکی قابل‌حمل بوده است.

دانشمندان معتقدند مرحله بعدی شامل افزایش رفیت برای تولید باتری در مقیاس بزرگ است.

شرح کامل این مطالعات در آخرین شماره مجله تخصصی Nature Energy با عنوان «کاتد اکسید لایه‌ای» غنی از لیتیوم با واپاشی ولتاژ ناچیز منتشر شده است.