گروهی از محققان، مکانیزمی جدید برای پایدار سازی الکترود فلزی لیتیوم و الکترولیت در باتری‌های لیتیومی معرفی کرده‌اند. این سازوکار جدید، وابسته به سینتیک مرسوم که در الکترولیت‌ها مطرح بوده است، نیست و قابلیت آن را دارد که به میزان چشم‌گیری چگالی انرژی (انرژی ذخیره شده در واحد حجم یا وزن) باتری را بهبود می‌دهد.
باتری‌های حاوی آند‌های فلزی ساخته شده از لیتیوم، یکی از فناوری‌های جذاب برای پاسخ‌گویی به نیاز باتری‌های با ظرفیت‌بالا و سیستم‌های ذخیره انرژی هستند. اما تجزیه‌ی الکترولیت در معرض فلز لیتیوم، منجر به افت بازدهی کلمبیک آن‌ها می‌شود. تاکنون افزودنی‌هایی همچون مواد پایه اتر (تترا هیدروفوران) برای بهبود بازدهی باتری آزموده شده‌اند.
این اولین پژوهشی است که در آن از پتانسیل الکتروشیمیایی یک الکترود و ویژگی ساختار آن برای طراحی الکترولیت استفاده شده است که به کمک علوم داده و محاسبات کامپیوتری استخراج شده است. این پژوهش توسط محققان مهندسی شیمی دانشگاه توکیو انجام شده است و نتایج آن در مجله‌ی Nature چاپ شده است.
در دهه‌های اخیر تلاش بسیاری برای استفاده از گرافیت در باتری شده است بگونه‌ای که در حال حاضر آند اکثر باتری‌های لیتیوم-یون از گرافیت تشکیل شده است در حالی که یکی از راه‌حل‌های موجود استفاده از آند‌های ظرفیت بالای لیتیومی است.
محققان دانشگاه توکیو، افزودنی الکترولیتی را طراحی کرده‌اند که با تشکیل یک لایه‌ی واسط بر سطح الکترود، ایمنی و کارایی باتری را افزایش دهد. این لایه از تماس مستقیم الکترولیت و لیتیوم جلوگیری می‌کند تا سرعت احیای الکترولیت را کاهش دهد. محققان دریافته‌اند که با بهبود پایداری لایه‌ی واسط، می‌توانند تجزیه‌ی الکترولیت و افت بازدهی کلمبیک باتری را آهسته‌تر کنند.
با بالا بردن مقادیر پتانسیل اکسیداسیون و احیای الکترود لیتیومی، می‌توان نیرو محرکه‌ی ترمودینامیکی احیای الکترولیت را کم کرد تا به بازدهی کلمبیک بالاتری دست یافت. هم‌اکنون بازدهی کلمبیک باتری کمتر از 99 درصد است در حالی که به بازدهی 95/99 برای باتری‌های آینده نیاز است و با افزایش 6/0 ولتی پنجره‌ی ولتاژ باتری، رسیدن به این سطح بالای بازدهی ممکن شده است.
برای مطالعه‌ی مقاله به لینک مربوطه مراجعه نمایید و برای مشاهده مرجع اصلی خبر روی اینجا کلیک کنید.
تهران- خیابان ستارخان- خیابان شهید حبیب الله- خیابان شهید متولیان – پلاک 9- ستاد ویژه توسعه فناوری نانو
