پیشرفت پژوهشگران در رسیدن به نسل آینده باتری‌های لیتیوم-فلزی

به گزارش ایسنا و به نقل از تک‌اکسپلور، گروهی از پژوهشگران "دانشگاه ایالتی واشنگتن"(WSU)، روشی ابداع کرده‌اند تا مشکل مهم ایمنی باتری‌های لیتیوم-فلز را حل کنند. شاید این روش جدید موجب شود که نسل آینده باتری‌ها، دوام بیشتری را در ذخیره انرژی داشته باشند.

پژوهشگران، از فرمولی برای باتری‌های خود استفاده کردند که به تشکیل یک لایه محافظتی در اطراف آند لیتیوم می‌انجامد، جلوی از بین رفتن باتری‌ها را می‌گیرد و به آنها امکان می‌دهد تا در شرایط عادی، بیشتر کار کنند.

لیتیوم-فلز، یک ماده رویایی برای باتری‌ها به شمار می‌رود زیرا این ماده در میان دیگر مواد جامد شناخته شده، بالاترین تراکم انرژی را دارد و موجب می‌شود که باتری‌ها مدت بیشتری کار کنند و نسبت به باتری‌های لیتیوم- یون، از عهده ذخیره انرژی بیشتری برآیند. در حالی که باتری‌های لیتیوم- یون، با گذر یون‌ها میان یک آند گرافیت و کاتد لیتیوم کبالت اکسید کار می‌کنند، آند باتری لیتیوم- فلز، از یک لیتیوم- فلز پرانرژی ساخته شده است.

"مین کیو سونگ"(Min-Kyu Song)، استادیار مهندسی مکانیک و مواد دانشگاه ایالتی واشنگتن و سرپرست این پژوهش گفت: اگر ما بتوانیم مستقیما از لیتیوم-فلز استفاده کنیم، امکان بهبود تراکم انرژی در باتری‌ها به میزان قابل توجهی وجود خواهد داشت.

اگرچه پیشرفت‌های لیتیوم- فلز مدت‌ها پیش شناخته شده‌اند اما پژوهشگران هرگز نتوانسته‌اند آنها را به صورت ایمن به کار ببرند زیرا امکان انفجار یا آتش گرفتن آنها وجود دارد. حتی اگر باتری‌های لیتیوم- فلز به آتش‌سوزی هم دچار نشوند، توانایی شارژ خود را به سرعت از دست می‌دهند.

پژوهشگران دانشگاه ایالتی واشنگتن، نوعی باتری ابداع کرده‌اند که ماده‌ای غیرسمی موسوم به سلنیوم دی‌سولفید را در یک ساختار متخلخل کربن برای کاتد خود جمع می‌کند. آنها دو نوع ماده افزودنی را به الکترولیت‌های مایعی اضافه کردند که معمولا در باتری‌های لیتیومی نسل بعد جریان دارند.

عملکرد این دو ماده افزودنی، یک لایه محافظتی را روی سطح لیتیوم- یون تشکیل می‌دهد که به اندازه کافی ضخیم، رسانا و قوی است تا بتواند رشد دندریت‌ها را سرکوب کند و امکان دوام باتری را فراهم آورد. هنگامی که این باتری روی تجهیزات الکترونیکی آزمایش شد، توانست از عهده شارژ مجدد آنها برآید و آنها را به کارآیی بالا برساند.

سونگ ادامه داد: این لایه محافظتی منحصر به فرد، به تغییرات کوچکی در آند لیتیوم منجر شد و رشد دندریت‌ها و عوارض جانبی ناخواسته را به صورت موثر کاهش داد.

پژوهشگران باور دارند که فناوری آنها می‌تواند مقیاس‌پذیر و مقرون به صرفه باشد.

سونگ افزود: اگر این فرمول جدید تجاری‌سازی شود، ظرفیت بالایی خواهد داشت. این باتری جدید برخلاف باتری‌های دیگر، نیازی به تغییر روند ساخت ندارد و می‌توان آن را به زودی به مرحله صنعتی شدن وارد کرد. این باتری، مسیر امیدوارکننده‌ای را به سوی ابداع باتری‌های پرانرژی لیتیوم- فلز نشان می‌دهد.

این پژوهش، در مجله "Nano Energy" به چاپ رسید.