یک باتری برای عمر طولانی‌تر گوشی شما

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از Futurity، محققان موفق به تولید نوعی باتری فلزی لیتیومی برای گوشی‌های هوشمند کرده‌اند تا از این طریق بزرگ‌ترین معضل کاربران گوشی‌های هوشمند را از میان بردارند. این باتری جدید حاوی لیتیوم در یک آند منحصر به فرد شامل ترکیبی از گرافین و نانولوله‌های کربنی فاقد درز است.

محققان، این ماده را برای اولین بار در سال 2012 تولید کردند. چنین ماده‌ای یک سطح کربنی سه‌بعدی است که محیط مناسبی را برای قرار گرفتن لیتیوم فراهم می‌کند. این آند به خودی خود، حداکثر ذخیره فلز لیتیوم را دربرمی‌گیرد در حالی که در مقابل تشکیل آسیب وارده به دندریت‌ها یا رسوب‌ مقاومت نشان می‌دهد.

محققان تلاش کرده‌اند تا دندریت‌ها را جایگزین باتری یون لیتیومی به همراه باتری‌های فلزی لیتیومی پیشرفته کنند که عمر طولانی‌تری داشته و سریع‌تر شارژ می‌شوند. دندریت‌ها، رسوب لیتیومی هستند که داخل الکترولیت باتری رشد می‌کنند. اگر این رسوب‌ها به آند و کاتد پل بزنند و مدار کوتاهی تولید کنند، این باتری شکست می‌خورد، آتش می‌گیرد یا حتی منفجر می‌شود.

گروهی از محققان دریافتند زمانی که باتری‌های جدید شارژ می‌شوند، فلز لیتیوم به طور یکسان هیبرید کربن بسیار رسانا را می‌پوشاند. در این هیبریدهای کربنی، نانولوله‌هایی هستند که با سطح گرافین پیوند کووالانسی ایجاد می‌کنند.

به عبارتی، این هیبرید جایگزین آندهای گرافیتی در باتری‌های معمول یون لیتیومی می‌شوند. باتری‌های یون لیتیومی بدون شک دنیا را تغییر داده‌اند اما مشکل عمده‌ای که دارند این است که مدت زمان طولانی قادر به نگه داشتن شارژ نیستند.

توده نانولوله‌های آندی با تراکم پایین و ناحیه سطحی بالایی که دارند، فضای قابل توجهی برای ذرات لیتیوم فراهم می‌کند تا موقع شارژ شدن یا تخلیه شارژ به به داخل یا خارج در حرکت باشد. این لیتیوم پخش می‌شود و توسط یون‌ها به الکترولیت منتقل و مانع از رشد دندیریت‌ها می‌شود.

اگرچه ظرفیت باتری توسط کاتد محدود می‌شود، ماده آند هم به ظرفیت ذخیره لیتیوم 3351 ساعت میلی‌آمپر در هر گرم دست می‌یابد که به فرضیه حداکثر توان باتری معادل 10 برابر قدرت سایر باتری‌های یون لیتیومی می‌رسد.

محققان برای این کار، سطح الکترود را با فلز لیتیوم پوشانده‌اند و یون‌های لیتیومی را ماده آند و در ترکیب با کاتد اکسید کبالت لیتیوم در یک سلول کامل ذخیره کرده‌اند. آنها فلز لیتیوم را داخل آند ترکیبی مستقل رسوب دادند.

آنها برای آزمایش آند، باتری‌های کاملی را با کاتدهایی بر پایه گوگرد ساختند که به دنبال بیش از 500 چرخه شارژ و تخلیه شارژ، 80 درصد ظرفیت آن حفظ شد.

مترجم: ندا اظهری