استفاده از مواد جدید در باتری‌های لیتیومی کنونی می‌تواند کارایی آن‌ها را افزایش چشمگیری دهد. محققان اخیرا با استفاده از نانولوله‌های کربنی به موفقیت قابل توجهی در این زمینه دست پیدا کرده‌اند.
این تحقیق در کالج مهندسی دانشگاه «Texas A&M» و مرکز معماری باتری صورت گرفته که نشان از پتانسیل بالای آن دارد. زمانی که باتری‌های لیتیوم یونی سنتی شارژ و دشارژ می‌شوند، یون‌های لیتیوم میان کاتد و آند حرکت می‌کنند که آند معمولا از ترکیب گرافیت و مس ساخته می‌شود.
محققان در پژوهش جدید بجای این ترکیب از فلز لیتیوم خالص استفاده کردند که چگالی انرژی بالایی دارد، امکان شارژ سریع باتری‌های لیتیومی را فراهم می‌کند و ظرفیت آن‌ها را تا 10 برابر نیز افزایش می‌دهد. سال گذشته تحقیقی نشان داد که آند لیتیومی می‌تواند تاثیر شگرفی روی افزایش ظرفیت باتری‌های لیتیوم یونی کنونی داشته باشد.
مشکل اصلی در این راه، شاخک‌های متراکم با نام «دندریت» است. این ساختارهای شبیه به درخت زمانی که یون‌های لیتیوم به صورت مساوی رسوب نمی‌کنند، روی سطح ایجاد می‌شوند و با رشد خود، باعث ایجاد حفره در باتری یا اتصال کوتاه و آتش گرفتن آن می‌شوند. اگر چنین اتفاقی رخ ندهد، آن‌ها باعث تخلیه سریع شارژ باتری می‌شوند.
در تحقیق جدید پژوهشگران به سراغ نانولوله‌های کربنی رفته‌اند. این پژوهش مشابه با تحقیق دیگری در سال 2018 است که در آن از یک فیلم نازک نانولوله کربنی استفاده شده بود، البته در مطالعه جدید محققان رویکرد متفاوتی را در پیش گرفته‌اند.
این تیم برای آند از نانولوله‌های کربنی برای ساخت داربست‌های متخلخل سه بعدی با مولکول‌ها استفاده کردند که اتصال یون‌های لیتیوم به سطح را در پی دارد. محققان آزمایشات زیادی انجام دادند، اما در نهایت با غلظت مناسب این مولکول‌ها توانستند آند باتری با عدم امکان ایجاد دندریت در سطح تولید کنند.
یکی از مزیت‌های توزیع مساوی و امن یون‌های لیتیوم، افزایش توانایی باتری برای ایجاد جریانهای بزرگتر است. به گفته پژوهشگران، آند توسعه پیدا کرده می‌تواند تا 5 برابر بیشتر از باتری‌های کنونی جریان را کنترل کند. بهبود این ویژگی نه تنها امنیت بالاتر و افزایش چگالی انرژی را در پی دارد، بلکه امکان شارژ بسیار سریع آن را نیز فراهم می‌کند.