دانشمندان روش جدیدی برای افزایش چگالی و عمر باتری‌ها ابداع کردند
- مجموعه: اختراعات جدید
به گزارش دیجیاتو، محققان با شست‌وشوی کاتد باتری‌ها با محلولی خاص، به افزایش عمر و عملکرد باتری‌ها دست پیدا کردند.
تیمی از محققان روش جدیدی برای بهبود عملکرد و طول عمر باتری‌های مورد استفاده در وسایل الکترونیکی و وسایل نقلیه مختلف ایجاد کرده‌اند. افزایش چگالی انرژی و دوام سلول‌های باتری، به‌ویژه آن‌هایی که دارای کاتدهای غنی از نیکل هستند، یک چالش بزرگ برای شرکت‌های باتری‌سازی است. تکنیک جدید محققان که شامل شستن و پوشاندن کاتدهای باتری با یک محلول خاص است، راه‌حل مناسبی برای این مسائل محسوب می‌شود.
براساس مقاله منتشرشده در نیچر، تیمی از محققان دانشگاه هانیانگ کره جنوبی، برای دوام سلول‌های باتری یک راه‌حل ساده و درعین حال مؤثر ابداع کردند. آن‌ها کاتد باتری‌ها را با آبی که حاوی یون‌های کبالت (Co) است، شست‌وشو دادند. این فرایند لیتیوم اضافی را از سطح کاتد حذف می‌کند و یک لایه نازک، یکنواخت و غنی از کبالت پدید می‌آورد که مثل یک سپر محافظ عمل می‌کند. این لایه مانع تماس مستقیم کاتد با الکترولیت می‌شود و درنتیجه احتمال تخریب بیشتر را کاهش می‌دهد.
ابداع محققان برای افزایش طول عمر باتری‌ها
باتری‌ها برای تأمین انرژی بسیاری از ابزارها از گوشی‌های هوشمند و لپ‌تاپ‌ها گرفته تا خودروهای الکتریکی و ربات‌ها، ضروری هستند. بااین‌حال، یکی از مسائل اصلی که توسعه‌دهندگان باتری با آن مواجه هستند، چگونگی افزایش چگالی انرژی و دوام سلول‌های باتری به‌ویژه آن‌هایی است که از مواد لایه‌ای غنی از نیکل (Ni) به عنوان کاتد استفاده می‌کنند.
کاتدهای غنی از نیکل دارای مزایای بسیاری مانند ظرفیت بالا و هزینه کم هستند. بااین‌وجود، آن‌ها یک اشکال عمده دارند؛ به دلیل واکنش‌پذیری زیاد با محیط اطراف، تمایل به تخریب سریع دارند. این امر منجر به تشکیل ترکیبات لیتیوم ناخواسته در سطح کاتد و واکنش‌های مضر با الکترولیت می‌گردد.
محققان برای غلبه بر این مشکل، کاتدها را با محلول یون‌های کبالت شست‌وشو دادند. آن‌ها همچنین یک پوشش فلوئور در بالای کاتد شسته‌شده اضافه کردند که باعث افزایش پایداری و ایمنی سلول باتری شد. پوشش فلوئور از تجزیه نمک‌های الکترولیت و تشکیل حباب‌های گاز جلوگیری می‌کند؛ این حباب‌ها می‌توانند سبب تورم و انفجار باتری شوند.
محققان تکنیک شست‌وشو و پوشش خود را بر روی چندین کاتد غنی از نیکل آزمایش کردند که به شکل قابل‌توجهی عملکرد و طول عمر آن‌ها را بهبود بخشید. کاتدهای شسته‌شده بیش از 90 درصد ظرفیت اولیه خود را پس از 500 سیکل شارژ حفظ کردند. این باتری‌ها همچنین چگالی انرژی بالاتر و تولید گاز کمتری نسبت به کاتدهای معمولی نشان دادند.
