یکی از مشکلات بزرگی که درارتباط با باتری های قابل شارژ توسط الکترودها، با آن مواجه می شویم این است که با تکرار فرایند شارژ و تخلیه ممکن است که در هر دوره، حجم آنها افزایش و سپس کاهش یابد. همین امر منجر به اختلال در عملکرد باتری می شود.
حال یک تیم تحقیقاتی در MIT و دانشگاه Tsinghua در چین راه حلی تازه پیرامون این مشکل یافته اند و یک الکترود باتری نانوذرات توسعه داده اند که طراحی تخم مرغ شکل آن برای دوام باتری استفاده می شود. ایجاد یک الکترود ساخته شده از نانوذرات با پوسته ی جامد، و یک “زرده” داخل آن که می تواند اندازه را بارها و بارها بدون تاثیر در پوسته تغییر دهد. این تیم می گوید، این نوآوری به شدت می تواند چرخه ی عمر را بهبود دهد و یک افزایش چشمگیر در ظرفیت و توان باتری فراهم می کند.
اکثر باتری های لیتیوم-یون ارائه شده –که باتری های قابل شارژ از این شکل استفاده می کنند- از آندهای ساخته شده از گرافیت که شکلی از کربن می باشد، استفاده می کنند. گرافیت، ظرفیت ذخیره ی شارژ ۰.۳۵ آمپر ساعتی در گرم (Ah/g)دارد. سال های زیادی است که محققان، گزینه های دیگری را برای ایجاد ذخیره ی انرژی بیشتر برای یک وزن داده شده بررسی کرده اند. به عنوان مثال، فلز لیتیوم، حدود ۱۰ برابر این چنین انرژی را در گرم ذخیره می کند، اما خطرناک است. سیلیکون و قلع هم ظرفیت زیادی دارند، اما این ظرفیت در نرخ شارژ و دشارژ بالا، افت می کند. آلومینیوم هم یک گزینه ی کم هزینه با ظرفیت ۲ آمپر ساعت در گرم می باشد. اما آلومینیوم و مواد ظرفیت بالای دیگر، هنگامی که لیتیوم را جذب می کنند و ظرفیت بالایی دریافت می کنند، از نظر حجمی گسترش می یابند و هنگامی که لیتیوم را آزاد می کند، کوچک می شوند.
این یافته ی جدید از آلومینیوم به عنوان یک ماده ی اصلی برای الکترودهای منفی یا همان آند باتری لیتیوم – یون استفاده می کند. به گزارش این تیم، این استفاده از نانوذرات با یک زرده ی آلومینیومی و پوسته ی دی اکسید تیتانیوم ثابت شده که “قهرمان رده بالایی در میان آندهای با ظرفیت بالا” می باشد.
لی (Li) می گوید: ما یک پوسته ی اکسید تیتانیوم ساخته ایم که آلومینیوم را از الکترولیت مایع بین این دو الکترود باتری جدا می کند. این پوسته افزایش حجم و یا کاهش حجم نمی یابد، بنابراین این پوشش SEI روی پوسته بسیار پایدار است و آلومینیوم داخل آن از تماس مستقیم با الکترولیت محافظت می شود.
این هنوز یک تجربه ی آزمایشگاهی است، اما زودتر از آنچه که فکر می کنید به واقعیت عملی نزدیک می شود. روش تولید آن ساده است و یافتن این مواد هم نسبتا آسان می باشد. حتی با شارژ فوق العاده سریع (که معمولا طول عمر باتری را کوتاه می کند) یک واحد آزمایش شده ، بیش از نیمی از ظرفیتش را بعد از ۵۰۰ چرخه نگه داشت. مدت زمان زیادی است که این تیم برای دریافت این تکنولوژی روی محصولات قابل حمل تلاش می کند. شما احتمالا یک موج سخت افزاری را شاهد خواهید بود که بسیاری از مشکلات مرتبط با انرژی، مانند کاهش نگرانی در استفاده از ماشین های برقی و یا باتری های تلفن را کاهش می دهد.
.
منبع: engadget
