محققین موفق به تولید الکترود باطری شدند که خودش را ترمیم می‌کند
یکی از مهمترین موادی که امروزه تا حدودی موفق شده ظرفیت باطری‌ها را برای نگهداری از انرژی پایدارتر کند، همان سیلیکون ساده و قدیمی است که باتری‌های لیتیوم-یونی را سر پا نگه می‌دارد. سیلیکون در هنگام شارژ باطری می‌تواند میزان بسیار زیادی از الکترون‌ها را در خود جای دهد و بدین ترتیب عمر باطری را افزایش دهد. اما مشکل آنجا شروع می‌شود که باطری‌های لیتیوم یونی تولید شده با سلیکون، مدت زیادی دوام نمی‌آورند و بخاطر نوع روند و اتفاقاتی که طی شارژ شدن در آن‌ها صورت می‌پذیرد، اندازه آن‌ها در حالت شارژ از سایز طبیعی بزرگ‌تر می‌شود و بعد از خالی شدن دوباره الکترون‌ها، این افزایش حجم کم می‌شود و باطری رفته رفته به حالت طبیعی خود بر می‌گردد. رفته رفته، سیلیکون درون باطری شکسته می‌شود و این شکستگی آن قدر ادامه پیدا می‌کند تا دیگر ماده قادر به ذخیره الکترون‌ها در قلب خود نیست.
این موضوع محققین را به تلاش برای پیدا کردن راهی برای حل مشکل وادار کرد. اینجاست که طبیعت ماده خود را نشان می‌دهد. در علوم زیستی، هر سلول آسیب می‌بیند، اما نکته اینجاست که سلول‌ها قدرت ترمیم و احیای دوباره خود را دارند. تیم محقق در این باره می‌نویسد:
توانایی بهبود آسیب‌ها به صورت غریزی، که با نام قانون خود درمانی نیز شناخته می‌شود، یکی از مهمترین قابلیت‌های طبیعت برای ادامه بقا است چرا که ضامن زندگی بیشتر برای بسیاری از مخلوقات محسوب می‌شود. این ویژگی مواد، یکی از خوشایندترین قابلیت‌های باتری‌های خودترمیم‌گر محسوب می‌شود. چرا که یکی از مهمترین دلایل کاهش عمر الکترودهای حامل انرژی همچون آندهای سیلیکون، ناشی از فرآیندهای مکانیکی است که در فرآیند شارژ صورت می‌پذیرد.
حال برای دستیابی به قدرت خود-درمانی در الکترودهای سیلیکون، محقیقین از پوششی پلیمری که در ساخت پوست مصنوعی جهت استفاده در روبات‌ها استفاده شد بود، بهره می‌برند. این پلیمرها پیوند‌های سست‌تری به نسبت پلیمرهای معمولی دارند و بدین ترتیب هنگام انبساط الکترود سیلیکون، پلیمرها به راحتی از هم جدا و شکسته می‌شوند. بعد از اتمام فرآیند انبساط سیلیکون، پلیمرها بار دیگر یکدیگر را جذب می‌کنند و دوباره پیوند تشکیل می‌دهند. بنابراین پلیمر از نو احیا می‌شود و به شمایل ابتدایی خود در می‌آید.
در تصاویر زیر که توسط یک میکروسکوپ الکترونی ثبت شده است، این فرآیند به وضوح قابل رویت است. در تصویر سمت چپ الکترودهای سیلیکون باعث به وجود آمدن شکاف در پلیمر شده و ساعاتی بعد، پلیمرها این شکاف‌ها را پوشانده و ترمیم نموده‌اند.
اما با وجود این صحبت‌ها، تیم محقق هنوز راه درازی تا دستیابی به تکنولوژی قابل قبولی که بتواند عمر باطری‌ها را افزایش دهد، در پیش دارند. این تیم تاکنون موفق شده است که در 100 سیکل شارژ و خالی شدن شارژ، از دست دادن قابلیت ذخیره انرژی الکتریکی در الکترودها جلوگیری کند. تیم محقق در کنفرانسی خبری اعلام کرده که دستاورد فعلی‌اش، تا هدف اصلی آن‌ها که 500 سیکل برای موبایل‌ها و 3000 سیکل برای وسیله نقلیه برقی است، فاصله زیادی دارد. اما آمارها و اطلاعات آن‌ها از عملی شدن این پروژه حکایت دارد و آن‌ها قول داده‌اند که این موضوع را جامه عمل بپوشانند.
نظرات