ساخت باتری عملی با ظرفیت فوق‌العاده به کمک CNTها
یک گروه تحقیقاتی در مؤسسه ملی علم مواد ژاپن (NIMS ) با عنوان گروه تحقیقاتی ویژه در باتریهای لیتیوم هوا (C4GR-GREEN)، نوعی از باتریهای لیتیوم هوا با ظرفیت ذخیره انرژی الکتریکی بسیار زیاد، در حدود 15 برابر ظرفیت باتریهای لیتیوم یونی رایج را با استفاده از نانولوله های کربنی(CNT) به‌عنوان ماده الکترودی هوا تولید کردند.
انتظار می‌رود تقاضا برای باتریهای قابل شارژ به‌عنوان منبع انرژی در وسایل نقلیه الکتریکی و منبع ذخیره الکتریسیته متصل به سلول‌های خورشیدی برای تأمین برق خانگی به‌سرعت افزایش یابد. باتریهای لیتیوم یونی فعلی مزایایی همچون فشرده بودن، تولید ولتاژهای بالا و عمر طولانی دارند اما مشکل این باتری‌ها در چگالی انرژی یا در واقع ظرفیت ذخیره انرژی الکتریکی آن‌ها است که مقدار محدودی می‌باشد.
باتریهای لیتیوم-هوا قابلیت بالایی برای غلبه بر این مشکل دارند. باتری لیتیوم-هوا، آخرین نسل از باتریهای قابل شارژ با بیشترین چگالی انرژی تئوری است. این باتری‌ها می‌توانند ظرفیت بسیار بالایی داشته باشند و هزینه‌های تولید را کاهش دهند. در حال حاضر تحقیقات در حوزه‌ی باتری معمولاً روی مطالعات پایه‌ای در مورد واکنش‌های درون باتریهای بسیار کوچک متمرکز شده است و بنابراین نمی‌توانند ظرفیت باتریهای بزرگ با اندازه و شکل واقعی را پیش بینی نمایند.
این گروه تحقیقاتی، اخیراً به ظرفیت ذخیره انرژی الکتریکی بسیار بالای 30mAh/cm2 با ساخت باتری هایی با اندازه و شکل واقعی دست یافتند. این مقدار 15 برابر بیشتر از ظرفیت باتریهای لیتیوم یون رایج است (حدود 2 mAh/cm2 ). این دست آورد با استفاده از نانولوله های کربنی به‌عنوان الکترود هوا و بهینه‌سازی ریزساختار الکترودها حاصل شد.
گمان بر این است که ظرفیت بالا در این باتری‌ها می‌تواند مربوط به مساحت سطحی زیاد و ساختار انعطاف‌پذیر نانولوله‌های کربنی باشد. به نظر می‌رسد دانش فعلی برای توجیه افزایش ظرفیت مشاهده شده کافی است و این یافته‌ها می‌توانند باعث ترغیب بررسی‌های بیشتر روی مکانیسم‌های واکنش باتریهای لیتیوم-هوا شوند. با توجه به این نتایج، این گروه تحقیقاتی مصمم است باتریهای لیتیوم-هوا را در مقیاس واقعی به وسیله ابداع تکنیک‌هایی برای افزایش چگالی انرژی در لایه‌های باتری (استک باتری) و حذف ناخالصی‌ها از هوا تولید کند.
منبع: www.sciencedaily.com
تاریخ انتشار:17 می 2017
مترجم: محسن کریم پور
ویراستار: حسین جعفری پور
