محققان، ثابت کرده‌اند که یون‌های لیتیوم وارد شده به ساختار پلیمرهای پایه بورات، شارژ فوق سریع را در آندهای گرافیتی ارتقا می‌دهند.
کشورها در حال ایجاد حرکتی عظیم برای گذر از انرژی‌های فسیلی به انرژی‌های تجدیدپذیر و خودروهای الکتریکی هستند. علیرغم میل به استفاده از فناوری‌های پاک، چالش‌هایی در مورد بازدهی و پایداری فناوری‌های مربوطه، مانع از انجام سریع این تحول می‌شوند. برای مثال پذیرش گسترده‌ی باتری‌های لیتیومی برای استفاده در ماشین‌های الکتریکی به دلیل سرعت شارژ پایین آن‌ها به کندی انجام می‌شود. شارژ “فوق” سریع (شارژ 80% در طول 10 دقیقه(، چگالی انرژی بالا و عمر چرخه‌ای طولانی اهدافی مطلوب هستند که توسط صنعت خودروسازی دنبال می‌شوند.
تابحال محققان تلاش بسیاری برای تسریع فرآیند انتقال یون در درون الکترولیت و انتقال بار الکتریکی در الکترودهای باتری انجام داده‌اند. اما هم‌اکنون گروهی از محققان موسسه‌ی علوم و فناوری‌های پیشرفته‌ی ژاپن (JAIST) به سرپرستی پروفسور Noriyoshi Matsumi، با راهبردی جدید به سراغ بهبود جابجایی سریع یون‌های لیتیوم در چسب استفاده شده در الکترود رفته‌اند.
چسب یاد شده، از جنس پلیمرهای پایه بورات لیتیوم است که از منابع طبیعی بدست آمده است و با کاهش انرژی فعالسازی ورود لیتیوم به الکترولیت، انتقال بار و یون را بین آند گرافیتی و الکترولیت تسریع می‌کند. بورات لیتیوم در حین کار باتری تجزیه شده و نفوذ لیتیوم را بهبود می‌دهد. همچنین با تشکیل لایه‌ی واسط (SEI) آلی از اتم‌های بور، مقاومت بسیار کمتری در مقایسه با باتری‌های حال حاضر ارائه می‌دهد.
بطور کلی، زمانی که نرخ شارژ و ورود یون‌ها به الکترود منفی بیش از نرخ نفوذ آن‌ها به فاصله‌ی بین لایه‌های گرافیت (فرآیند intercalation) باشد، رسوب فلز لیتیوم بصورت دندریتی بر روی صفحات گرافیت رخ می‌دهد که فرآیندی نامطلوب است و منجر به کاهش عمر باتری می‌شود. اما چسب معرفی شده، با انتقال سریع یون‌ها در لایه‌ی فصل مشترک، پلاریزاسیون غلظتی و تجمع موضعی یون‌ها را کاهش می‌دهد. الکترود گرافیتی ساخته شده با این چسب، نسبت به الکترودهای با چسب‌های مرسوم PVDF و یا CMC، در نرخ‌های شارژ بالا مانند 10C، سه برابر ظرفیت بالاتر را از خود نشان می‌دهد.
این چسب، از کافئیک اسید استخراج شده از قهوه تهیه می‌شود که منبعی پایدار و بدون اثر مخرب بر محیط زیست است و در آینده‌ی نزدیک می‌تواند پاسخگوی نیاز عظیم صنایع باتری‌سازی باشد.
برای مشاهده متن اصلی خبر روی اینجا کلیک کنید.
