اخبار تکنولوژی

مقاوم‌ترین الکترولیت باتری حالت جامد با استفاده از گرافین ساخته شد

گروهی از محققان دانشگاه «براون» آمریکا روشی را کشف کرده‌اند که به کمک آن می‌توان با استفاده از گرافین سختی ماده سرامیکی شکننده بکار رفته در باتری‌های لیتیوم-یون حالت جامد را دو برابر کرد. محققان امیدوارند به کمک این روش باتری لیتیوم-یون حالت جامد را که مزایای بیشتری نسبت به باتری‌های لیتیوم-یون معمولی دارد، به تولید انبوه برسانند.

«Christos Athanasiou»، محقق دانشکده مهندسی دانشگاه براون می‌گوید اشتیاق فراوانی برای جایگزینی الکترولیت‌های مایع باتری‌های کنونی با مواد سرامیکی وجود دارد، چون امنیت بیشتری داشته و چگالی انرژی بیشتری را فراهم می‌کنند.

به گفته او تمرکز تحقیقاتی که تاکنون انجام شده‌اند، معطوف بهینه کردن خصوصیات شیمیایی الکترولیت‌های جامد شده بوده، اما آن‌ها بر خصوصیات مکانیکی الکترولیت‌های جامد تمرکز کرده و امیدوارند آن‌ها را امن تر نموده و برای استفاده گسترده آماده کنند.

الکترولیت‌های مایع که در اکثر باتری‌ها امروزی یافت می‌شوند، با وجود عملکرد بسیار خوب ضعف‌های متعددی دارند. رشته‌های کوچک فلز لیتیوم می‌توانند در جریان‌های بالا درون الکترولیت شکل گرفته و سبب اتصال کوتاه باتری شوند. علاوه بر این الکترولیت‌های مایع بسیار آتش زا بوده و بروز اتصال کوتاه می‌تواند سبب آتش سوزی شود.

گرافین با جلوگیری از گسترش ترک‌ها مقاومت مواد سرامیکی بکار رفته در الکترولیت‌های باتری‌ را افزایش می دهد.

یکی از بزرگ ترین مزایای الکترولیت‌های سرامیکی حالت جامد این است که آتش زا نبوده و از شکل گیری رشته‌های لیتیوم جلوگیری نموده و به باتری توانایی فعالیت در جریان‌های بالا را می‌دهند.

سرامیک‌ها بسیار شکننده هستند و احتمال خرد شدن آن‌ها حین فرایند تولید وجود دارد؛ محققان برای جلوگیری از این رخداد، گرافین که مقاومت فوق العاده بالایی دارد را به سرامیک القا کرده و سختی آن را در عین حفظ خصوصیات الکترونیکی مورد نیاز برای عملکرد الکترولیت افزایش دادند.

«Nitin Padture»، یکی از محققان در مورد استفاده از گرافین می‌گوید: «شما می‌خواهید الکترولیت یون‌ها را هدایت کند، نه الکتریسیته را. گرافین رسانای بسیار خوب الکتریسیته است، بنابراین بسیاری از مردم فکر می‌کنند ما با قرار دادن رسانا در الکترولیت کار اشتباهی کرده‌ایم. اما اگر تراکم آن را پایین نگاه داریم می‌توانیم مانع از رسانا شدن گرافین شده و استحکام را بالا ببریم.»

آزمایش‌ها نشان داد گرافین خللی در خصوصیات الکتریکی ماده ایجاد نکرده و سختی ماده کامپوزیتی بیش از دو برابر سرامیک است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که به کمک نانوکامپوزیت‌ها می‌توان الکترولیت‌های حالت جامد امن تر با خصوصیات مکانیکی مورد نیاز جهت استفاده در دیوایس‌های روزمره ساخت.

«Brian Sheldon»، محقق دانشگاه براون می گوید: «تا آنجا که ما می‌دانیم، این مقاوم ترین الکترولیت حالت جامد است که محققان تاکنون موفق به ساخت آن شده‌اند.»

محققان قصد دارند در قدم بعدی علاوه بر گرافین، نانو مواد دیگر و انواع مختلف الکترولیت‌های سرامیکی را آزمایش کنند.

منبع: دیجیاتو

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *