پدیده ای جدید برای باتری های نسل بعدی خبرگزاری علم و فناوری - پدیده ای جدید برای باتری های نسل بعدی

پدیده ای جدید برای باتری های نسل بعدی

دانشمندان دانشگاه رایس مکانیسمی را کشف کرده اند که با استفاده از آن لیتیوم در باتری ها به دام می افتد، بنابراین تعداد دفعات شارژ و تخلیه آن را با قدرت کامل محدود می کند.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری از اردبیل و به نقل از تک اکسپلوریست؛ باتری های لیتیوم یونی معمولی از آندهای مبتنی بر گرافیت استفاده می کنند که دارای ظرفیت زیر 400 میلی گرم در هر ساعت (میلی آمپر ساعت بر گرم) هستند، اما آندهای سیلیکون احتمالاً ده برابر این حد را دارند. این یک اشکال همراه است: سیلیکون با ترکیب لیتیوم رشد می کند و بر آند فشار می آورد.

حداکثر ظرفیت استرس زیادی را روی مواد ایجاد می کند، بنابراین دانشمندان دانشگاه رایس مکانیسمی را کشف کرده اند که با استفاده از آن لیتیوم در باتری ها به دام می افتد، بنابراین تعداد دفعات شارژ و تخلیه آن را با قدرت کامل محدود می کند. این یک استراتژی برای به دست آوردن ظرفیت بدون همان استرس است.

با این حال، این ویژگی امیدوار نیست که در برخی شرایط، چنین باتری ها بتوانند کامل باشند.

آزمایشگاه رایس مهندس شیمی و بیومولکولار سیبانی لیزا بیسوال نقطه ای شیرین را در باتری ها یافت که با به حداکثر رساندن ظرفیت ذخیره سازی آنها نمی توانند چرخه پایدار و ثابتی را به برنامه های مورد نیاز خود بدهند.

دانشمندان ایده خود را برای جفت کردن آندهای سیلیکون متخلخل و پرقدرت (به جای گرافیت) با کاتد اکسید منگنز کبالت منگنز ولتاژ بالا (NMC) آزمایش کردند. باتری های یون لیتیوم سلول کامل چرخه پایداری را در 1000 میلی آمپر ساعت در ساعت در صدها چرخه به نمایش گذاشتند.

برخی از کاتدها دارای یک لایه 3 نانومتری آلومینا بودند (از طریق رسوب لایه اتمی استفاده می شود)، و بعضی دیگر این چنین نبودند. کسانی که دارای پوشش آلومینا هستند از حضور کاتید در حضور اسید هیدروفلوئوریک، کاتد را در هم نمی شکنند، که حتی اگر مقادیر دقایقی از آب به الکترولیت مایع حمله کند. آزمایش نشان داد که آلومینا همچنین سرعت شارژ باتری را تسریع کرده و تعداد دفعات شارژ و تخلیه آن را کاهش می دهد.

آنولخا هاریداس، همکار فوق دکتری گفت: به دلیل حمل و نقل سریع لیتیوم از طریق آلومینا به نظر می رسد دام بسیار گسترده ای رخ می دهد. این اولین گزارش از آلومینا است که لیتیوم را تا زمان اشباع جذب می کند. او گفت: در این مرحله، لایه یک کاتالیزور برای حمل و نقل سریع به داخل و از کاتد وارد می شود.

این مکانیسم به دام انداختن لیتیوم با کمک به حفظ ظرفیت پایدار و چگالی انرژی برای سلولهای کامل، از کاتد محافظت می کند.

نویسندگان همکاران، دانشجویان فارغ التحصیل رایس، کوان آنه نگوین و بوتو فارن سونگ، و راشل بلزر، مهندس تحقیق و توسعه در شرکت فورد موتور بیستوال استاد مهندسی شیمی و بیومولکولی و مهندسی مواد و علوم و مهندسی نانو می باشد.

این مطالعه در مواد انرژی کاربردی ACS جامعه شیمیایی آمریکا است.

زمان انتشار: چهارشنبه ۲ بهمن ۱۳۹۸ - ۱۲:۰۰:۳۱

شناسه خبر: 85214

دیدگاه ها و نظرات :
نام کامل وارد شود
دقیق و صحیح وارد شود
لطفا فارسی و خوانا باشد
captcha
ارسال
اشتراک گذاری مطالب