ساخت باتری‌های جدید لیتیومی پرقدرت به کمک آسفالت

گروه تحقیقاتی باتری جدید آسفالت-لیتیوم فلزی را بیش از ۵۰۰ بار شارژ و تخلیه کردند و در نهایت دریافتند مواد کربنی متخلخل گرفته شده از آسفالت می‌تواند باتری را پایدارتر کند.

موبنا – اگرچه باتری‌های لیتیوم-یونی به عنوان یکی از کاربردی‌ترین ابزارهای امروزی در همه جا یافت می‌شوند، ولی باید گفت که آنها به حداکثر و توان محدودیت‌های خود نزدیک شده‌اند و بر این اساس بعید به نظر می‌رسد ما در سال‌های آتی بتوانیم ظرفیت آنها را به میزان قابل ملاحظه افزایش دهیم. انواع مختلف این فناوری از جمله باتری‌های لیتیوم-هوا و لیتیوم فلز هم اکنون در مرحله آزمایشگاهی به سر می‌برند تا بتوانند جایگزین باتری‌های امروزی شوند و در این میان محققان دانشگاه رایس موفق شدند به کمک یک ترکیب غیرمحتمل، توان این باتری‌ها را بهبود بخشند. این گروه تحقیقاتی به دنبال بررسی های خود دریافت که اضافه کردن آسفالت به قطب آنُد باتری باعث می‌شود باتری‌های لیتیوم فلزی سریع‌تر شارژ شوند و احتمال بروز هرگونه خطا در آنها به حداقل برسد.

این گروه تحقیقاتی به منظور ساخت باتری جدید یکی از مشتقات آسفالت موسوم به گیلسونایت را مورد استفاده قرار دادند و سپس آن را با نانوذرات گرافن که نوعی رسانا محسوب می‌شود ترکیب کردند. این کامپیوزیت در مرحله بعد به کمک فرآیند رسوب الکتروشیمیایی توسط یک لایه لیتیوم فلزی پوشانده شد تا یک قطب آنُد را ایجاد کند. باتری نهایی ساخته شده نیز ترکیبی از آند و کاتد مبتنی بر کربن خالص بود.

گروه تحقیقاتی باتری جدید آسفالت-لیتیوم فلزی را بیش از ۵۰۰ بار شارژ و تخلیه کردند و در نهایت دریافتند مواد کربنی متخلخل گرفته شده از آسفالت می‌تواند باتری را پایدارتر کند. این باتری‌ها دارای چگالی توان ۱۳۲۲ وات در کیلوگرم بودند و همچنین چگالی انرژی ۹۳۴ وات-ساعت در کیلوگرم برای آنها محاسبه شد. در این میان تراکم بالای جریان انرژی معادل ۲۰ میلی‌آمپر به ازای هر سانتی‌متر مربع در این باتری‌ها نشان داد که آنها می‌توانند سریع‌تر از باتری‌های لیتیوم-یونی معمولی شارژ شوند.

«جیمز تور» مدیر این گروه تحقیقاتی گفت: «ظرفیت این باتری‌ها بسیار زیاد است. ولی نکته قابل توجه این است که ما می‌توانیم آنها را در کمتر از ۵ دقیقه از شارژ صفر به شارژ کامل برسانیم. این اتفاق در باتری‌های معمولی حدود دو ساعت زمان می‌برد».

باتری‌های جدید یک نکته جالب دیگر را هم در خود جا داده‌اند. آنها مانع ایجاد شاخه‌های کوچک لیتیومی می‌شوند. این شاخه‌ها اغلب در جریان فرآیندهای متوالی شارژ روی قطب آنُد ایجاد می‌شوند و در نهایت در سراسر دستگاه گسترش پیدا می‌کنند تا به دیگر الکترودها آسیب برسانند. این مدارهای کوتاه در موارد شدید می‌توانند آتش‌سوزی یا حتی انفجار را به دنبال داشته باشند.

دنبال کنید @ اینستاگرام