گروهی از پژوهشگران موفق شده‌اند باتری لیتیوم-گوگردی جدیدی توسعه دهند که پس از 25 هزار چرخه شارژ و تخلیه همچنان 80 درصد ظرفیت اولیه خود را حفظ می‌کند.
این دستاورد می‌تواند تحولی شگرف در صنعت باتری‌سازی ایجاد کند و راه را برای تولید باتری‌هایی با دوام بالا و عملکرد بهینه‌تر هموار سازد.
چالش‌های رایج در توسعه باتری‌های پیشرفته
مهندسان همواره در تلاش بوده‌اند باتری‌هایی سبک‌تر، کوچک‌تر و با ظرفیت بیشتر بسازند. یکی از مهم‌ترین بخش‌های باتری، الکترودها هستند که وظیفه ذخیره و جابه‌جایی یون‌های لیتیوم را بر عهده دارند. استفاده از مواد جدید و کارآمدتر در الکترودها می‌تواند تأثیر مستقیمی بر افزایش طول عمر و کاهش وزن باتری‌ها داشته باشد.
یکی از امیدوارکننده‌ترین مواد برای ارتقای باتری‌ها، گوگرد است. این عنصر علاوه بر فراوانی و قیمت مناسب، ویژگی‌های شیمیایی مطلوبی برای افزایش ظرفیت ذخیره انرژی دارد. بااین‌حال، استفاده از گوگرد با دو چالش اساسی روبه‌رو است:
- برخی واکنش‌های شیمیایی بین گوگرد و لیتیوم منجر به کاهش یون‌های لیتیوم شده و عملکرد باتری را کاهش می‌دهد.
- انبساط گوگرد هنگام شارژ و تخلیه می‌تواند به تخریب تدریجی ساختار باتری منجر شود.
راهکار نوآورانه برای حل مشکلات باتری‌های لیتیوم-گوگردی
تیم تحقیقاتی با توسعه الکترود جامدی از گوگرد با ساختاری متخلخل توانسته بر این مشکلات غلبه کند. این ساختار متخلخل باعث می‌شود که یون‌های لیتیوم به‌راحتی حرکت کنند و نیازی به واسطه‌های اضافی نداشته باشند.
برای ساخت این الکترود پیشرفته، پژوهشگران ترکیبی از گوگرد، بور، لیتیوم، فسفر و ید را به‌کار برده‌اند که ساختاری شبیه به شیشه ایجاد کرده است. در این میان، ید نقش کلیدی در تسریع حرکت الکترون‌ها و بهبود واکنش‌های اکسایش-کاهش (ردوکس) ایفا کرده است. این فناوری منجر به افزایش سرعت واکنش‌های شیمیایی و در نتیجه، بهبود عملکرد و دوام باتری شده است.
باتری جدید در دمای بالا بدون افت عملکرد شارژ شده و مهم‌تر از آن، پس از 25 هزار بار چرخه شارژ و تخلیه همچنان 80 درصد ظرفیت خود را حفظ کرده است. این ویژگی در مقایسه با باتری‌های لیتیوم-یونی رایج که معمولاً پس از حدود هزار چرخه عملکردشان کاهش می‌یابد، پیشرفتی قابل‌توجه محسوب می‌شود.
چشم‌انداز آینده؛ انقلابی در دنیای فناوری
با وجود این دستاورد چشمگیر، محققان بر این باورند که تحقیقات بیشتری برای بهینه‌سازی چگالی انرژی این باتری‌ها لازم است. همچنین، تغییر در ترکیب مواد الکترود می‌تواند به کاهش وزن و افزایش بهره‌وری باتری‌ها منجر شود.
این پیشرفت می‌تواند صنعت باتری‌سازی را متحول کند و در آینده، راه را برای توسعه خودروهای برقی، دستگاه‌های الکترونیکی و تجهیزات ذخیره‌سازی انرژی با عمر طولانی‌تر هموار سازد.
نتایج این تحقیقات در مجله معتبر "Nature" منتشر شده است.
اگر علاقه‌مند دنیای تکنولوژی هستید حتما شبکه‌های اجتماعی فیسیت را در اینستاگرام، تلگرام، روبیکا، توییتر و آپارات را دنبال کنید.
منبع خبر: techxplore.com
ثبت نظر