مشکل بزرگ باتری‌های لیتیوم-یون حل شد

ایسنا نوشت:

نسل ‌آینده باتری های لیتیوم- یون از جنس نانو ذرات اکسید آهن می توانند مسافت طی شده توسط خودروهای برقی را افزایش دهند.

خودروهای برقی منافع زیادی برای محیط زیست دارند، اما بدلیل محدود بودن ظرفیت باتری، در مقایسه با خودروهای بنزین سوز قادر به پیمودن مسافت های طولانی نیستند.

برای افزایش ظرفیت باتری لیتیوم- یون در خودروهای برقی می توان از الکترودهای جدید از جنس نانو ذرات اکسید آهن استفاده کرد.

محققان موسسه تحقیقات مواد و مهندسی ASTAR سنگاپور با همکاری محققان دانشگاه فولان چین موفق به ساخت الکترودهای جدید شده اند.

این الکترود از جنس نانو ذرات اکسید بسیار ارزان قیمت بوده و برای تولید در مقیاس انبوه بسیار مناسب است که می تواند شارژ بیشتری در مقایسه با الکترودهای متداول در باتری های لیتیوم- یون در خود ذخیره کند.

در این باتری، انرژی از طریق حرکت یون های لیتیوم بین الکترودهای متصل در یک مدار آزاد می شود.

در طول زمان شارژ، یون های لیتیوم از کاتد که از موادی مانند اکسید کبالت لیتیوم ساخته شده است، دور می شوند؛ یون ها از داخل یک الکترولیت مایع حرکت کرده و وارد آند می‌شوند که اغلب از گرافیت با منافذ کوچک ساخته شده است؛ با خالی شدن باتری، فرآیند معکوس شده و یک جریان الکتریکی بین الکترودها ایجاد می‌شود.

اکسید آهن از ظرفیت شارژ بالاتری در مقایسه با گرافیت برخوردار است، اما این فرآیند کند است؛ آند ساخته شده از جنس نانو ذرات اکسید آهن می تواند روند شارژ را تسریع کند، چراکه حفره ها امکان دسترسی به یون های لیتیوم را فراهم می کند.

محققان با گرما دادن نیترات آهن در آب، ذراتی به پهنای پنج نانومتر از اکسید آهن موسوم به alpha-Fe203 ساختند.

این ذرات با ذرات دوده یا کربن سیاه (carbon balck) مخلوط شده و با پلی وینیلیدن فلوراید بهم متصل و بر روی فویل مسی برای ساخت آند پوشش داده شدند.

در دور اول شارژ و تخلیه شارژ، کارآیی آند 75 تا 78 درصد بود و در دورهای بعدی کارآیی تا 98 درصد افزایش پیدا کرد؛ هیچگونه مشکلات تخریبی که آندهای ساخته شده از اکسید آهن با آن مواجه هستند، در الکترودهای ساخته شده از نانو ذرات اکسید آهن دیده نشد.

5353