افزایش عمر باتری‌های لیتیوم یونی

افزایش عمر باتری‌های لیتیوم یونی ( لیتیم یونی ) در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفت و نتایج مطلوبی که از این بررسی حاصل شد در ژورنال Vacuum Science and Technology A منتشر گردید .

باتری لیتیوم یونی چیست ؟

باتری‌های لیتیوم یونی ( Lithium – ion batteries ( LIBs ) ) یا باتری‌های یون – لیتیوم گروهی از باتری‌های قابل شارژ هستند که در زمان تخلیه باتری ( دشارژ ) یون‌های لیتیوم از الکترود منفی ( آند ) به سمت الکترود مثبت ( کاتد ) حرکت می‌کنند و در هنگام شارژ شدن ( شارژ ) این حرکت برعکس انجام می‌شود . شکل زیر شماتیکی از باتری‌های لیتیم یون را نشان می‌دهد .

کاربرد باتری‌های لیتیوم یونی

این باتری‌های قابل شارژ در کاربردهای تجدید پذیر مانند وسایل نقلیه الکتریکی ، لوازم الکترونیکی مصرفی مانند جارو برقی شارژی ، دستگاه ریش تراش ، تلفن‌های بی سیم خانگی ، فلزیاب‌های صنعتی ، لوازم مورد استفاده در صنایع نظامی و غیره کاربرد دارند . با توجه به کاربردهای گسترده ، افزایش عمر باتری‌های لیتیوم یونی اهمیت بالایی دارد .

جدیدترین استراتژی باتری‌های لیتیوم یونی

Mark Hersam نویسنده مقاله بیان کرد : ” بیشتر مکانیسم‌های تخریب در LIBs در سطوح الکترود رخ می‌دهد ؛ چرا که با الکترولیت در تماس هستند . ما به دنبال درک شیمی در این سطوح و سپس ایجاد استراتژی‌هایی برای به حداقل رساندن تخریب هستیم ” .

محققان از خصوصیات شیمیایی سطح بعنوان یک استراتژی برای شناسایی و به حداقل رساندن ناخالصی‌های هیدروکسید ( Hydroxide ) و کربنات ( Carbonate ) باقیمانده از سنتز نانو ذرات NCA ( نیکل ، کبالت ، آلومینیوم ) استفاده کردند .

آن‌ها دریافتند که در ابتدا لازم است تا سطح کاتد باتری لیتیم یون با فرآیند آنیل مناسب آماده سازی شود ، فرآیندی که توسط آن نانو ذرات کاتد حرارت می‌بینند تا ناخالصی‌های سطح در آن‌ها از بین برود ، و سپس با یک پوشش گرافنی نازک اتمی در ساختارهای مطلوب قفل شوند .

نانوذرات NCA با پوشش گرافن ، که به کاتدهای LIB فرموله شده‌اند ، خصوصیات الکتروشیمیایی فوق العاده‌ای را از جمله امپدانس ( مقاومت ظاهری ) کم ، نرخ عملکرد بالا ، انرژی حجمی و چگالی توان بالا و چرخه عمر طولانی نشان می‌دهند . پوشش گرافن همچنین بعنوان مانعی بین سطح الکترود و الکترولیت عمل می‌کند که باعث بهبود بیشتر طول عمر سلول می‌شود . محققان تصور می‌کردند که پوشش گرافن به تنهایی برای بهبود عملکرد کافی است ؛ اما نتایج آن‌ها اهمیت فرآیند پیش – آنیل مواد کاتدی را ، به منظور بهینه سازی شیمی سطح آن‌ها ، قبل از استفاده از پوشش گرافن نشان داد . بطور خلاصه ، افزایش عمر باتری‌های لیتیوم یونی با کمک عملیات آماده سازی نانو ذرات NCA ( که همان کاتد است ) و سپس اعمال پوشش گرافنی بر آن‌ها میسر شد .

این پژوهش چه تاثیری در توسعه باتری‌های نسل جدید دارد ؟

اگرچه که این کار بر روی کاتدهای LIB غنی از نیکل متمرکز بود ، اما این روش می‌تواند به سایر الکترودهای ذخیره انرژی ، مانند باتری‌های سدیم – یون یا منیزیم – یون ، که دارای مواد نانوساختار با مساحت سطح بالا هستند ، تعمیم داده شود . این پژوهش راهی روشن برای گسترش دستگاه‌های ذخیره انرژی مبتنی بر نانو ذرات با عملکرد بالا ایجاد می‌کند . Hersam بیان کرد : ” رویکرد ما همچنین می‌تواند برای بهبود عملکرد آندها در LIBs و فن آوری‌های ذخیره انرژی مرتبط استفاده شود . در هر صورت ما باید هر دو الکترود ( آند و کاتد ) را بهینه کنیم تا در نهایت به بهترین عملکرد ممکن در باتری برسیم ” .

خلاصه خبر “ افزایش عمر باتری‌های لیتیوم یونی “

باتری‌های لیتیوم یونی( Lithium – ion batteries ( LIBs ) ) که بعنوان منابع انرژی با کارایی بالا برای کاربردهای تجدید پذیر مانند وسایل نقلیه الکتریکی و لوازم الکترونیکی مصرفی عمل می‌کنند ، به الکترودهایی نیاز دارند که چگالی انرژی بالایی را بدون ایجاد خطر در طول عمر سلول ارائه دهند . در مجله Vacuum Science and Technology A محققان منشاء تخریب را در مواد کاتدی LIB با چگالی انرژی بالا بررسی کرده و استراتژی‌هایی را برای کاهش مکانیسم‌های تخریب و بهبود عملکرد باتری‌های لیتیوم یونی توسعه داده‌اند . تحقیقات آن‌ها می‌تواند برای بسیاری از کاربردهای در حال ظهور ، به ویژه وسایل نقلیه الکتریکی ( خودروهای الکتریکی ) و ذخیره انرژی از منابع انرژی تجدید پذیر ، مانند باد و خورشید ارزشمند باشد .

برای مشاهده خبرهای تازه علمی به بخش اخبار علمی سایت شرکت پیشگامان توسعه مواد سام مراجعه کنید .

منبع خبر : سایت www.azom.com

تاریخ انتشار خبر : ۷ آذر ماه ۱۳۹۹

کد خبر : ۲۳۴۵