انقلابی در فناوری باتری: زمان شارژ کمتر، ذخیره انرژی بیشتر
به گزارش رسانه مدیاتی، باتری‌های لیتیوم یونی قابل شارژ نقش مهمی در انتقال انرژی دارند، اما الکترودهای اکسید لایه‌ای آنها در طول شارژ ناپایدار می‌شوند و عمر چرخه آنها را کاهش می‌دهند. محققان با وارد کردن اختلال شیمیایی کوتاه برد در مواد الکترود، پایداری ساختاری را بهبود بخشیده‌اند که منجر به عمر چرخه طولانی‌تر و زمان شارژ کوتاه‌تر می‌شود.
چه چیزی طول عمر باتری‌ها را تعیین می‌کند؟ و مهم‌تر از آن، چگونه می‌توانیم آن را تمدید کنیم؟
یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری TU Delft کشف کرده‌اند که اختلال موضعی در ماده کاتد اکسید تعداد دفعات شارژ و دشارژ شدن باتری‌های لیتیوم یون را افزایش می‌دهد. نتایج آنها در Nature منتشر شده است.
باتری‌های قابل شارژ یکی از اجزای کلیدی انتقال انرژی هستند، به ویژه اکنون که انرژی‌های تجدیدپذیر بیشتر از قبل در دسترس هستند. در میان انواع مختلف باتری‌های قابل شارژ، باتری‌های لیتیوم یونی از قوی‌ترین و پرکاربردترین آنها هستند. برای اتصال الکتریکی آنها، اکسیدهای لایه‌ای اغلب به عنوان الکترود استفاده می‌شوند. با این حال، ساختار اتمی آنها هنگام شارژ شدن باتری ناپایدار می‌شود. این در نهایت عمر چرخه باتری را تحت تاثیر قرار می‌دهد.
بیشتر بخوانید: تاریخ انتشار اوبونتو 24.10 برای 10 اکتبر 2024 تعیین شد
برای حل این مشکل، گروه ذخیره انرژی الکتروشیمیایی در TU Delft با محققان بین‌المللی همکاری کرد. نویسنده اصلی مقاله، Qidi Wang گفت: «ما یک مطالعه طراحی ساختار را برای معرفی اختلال شیمیایی کوتاه برد در این ماده از طریق یک روش سنتز بهبودیافته انجام دادیم. در نتیجه، باتری در هنگام استفاده پایدارتر شد.»
عمر چرخه طولانی‌تر، زمان شارژ کوتاه‌تر
پایداری ساختاری بهبود یافته تقریباً ظرفیت باتری را پس از 200 چرخه شارژ/دشارژ دو برابر کرد. علاوه بر این، این اختلال شیمیایی کوتاه برد، انتقال بار در الکترود را افزایش می‌دهد و در نتیجه زمان شارژ کوتاه‌تر می‌شود. این تیم این مزایا را برای کاتدهای تجاری تثبیت شده مانند اکسید کبالت لیتیوم (LiCoO2) و اکسید کبالت لیتیوم نیکل منگنز (NMC811) نشان داد.
نتایج می‌تواند منجر به نسل جدیدی از باتری‌های لیتیوم یونی با هزینه تولید کمتر و ردپای کمتر CO2 به ازای هر واحد انرژی ذخیره شده در طول عمر آن شود. این تیم در مرحله بعدی بررسی خواهد کرد که آیا می‌توان از همان اصول طراحی مواد برای ساخت کاتدها از مواد خامی که کمتر کمیاب هستند استفاده کرد یا خیر. نویسنده ارشد این مقاله، Marnix Wagemaker، می‌گوید: «کبالت و نیکل هر دو به اصطلاح مواد حیاتی برای فناوری‌های انرژی هستند و کاهش استفاده از این مواد در باتری‌ها کار خوبی است.”
