باتری جدید دانشمندان کره‌ای ظرفیت پیمایش خودروهای برقی را دوبرابر می‌کند

پژوهشگران کره‌ای مواد باتری جدیدی توسعه داده‌اند که موجب می‌شود باتری خودرو برقی طی ۵ دقیقه تا ۸۰ درصد ظرفیت شارژ و ظرقیت پیمایشش دوبرابر شود.

دکتر هان‌جی جانگ و همکارانش در مرکز پژوهش‌های ذخیره انرژی در مؤسسه‌ی علوم و فناوری کره (KIST) خبر از توسعه‌ی مواد آندی سیلیکونی داده‌اند که می‌تواند ظرفیت باتری را درمقایسه‌با مواد آندی گرافیتی، چهار برابر کند و شارژ باتری تا بیش از ۸۰ درصد ظرفیت را فقط در ۵ دقیقه ممکن می‌کند. انتظار می‌رود که وقتی این مواد در باتری خودروهای برقی استفاده شود، ظرفیت پیمایش بیش از دوبرابر شود.

در باتری‌هایی که در حال حاضر روی خودروهای برقی تولیدانبوه نصب می‌شوند، از مواد آندی گرافیتی استفاده می‌شود، اما ظرفیت پایین‌ها موجب می‌شود مدل‌های الکتریکی نسبت‌به خودروهای بنزینی، از شعاع حرکتی کمتری برخوردار باشند. بنابراین، سیلیکون با ظرفیت ذخیره‌ی انرژی ۱۰ برابر بیشتر از گرافیت موجب جلب توجه دانشمندان به‌عنوان مواد آندی نسل بعدی برای تولید خودروهای برقی با ظرفیت پیمایش بالا شده است. با این حال، مواد سیلیکونی هنوز تجاری نشده‌اند زیرا حین چرخه‌های شارژ و خالی‌شدن شارژ، حجم آن‌ها به‌سرعت افزایش و ظرفیت ذخیره‌سازی به‌طور چشمگیر کاهش می‌یابد و این امر موجب محدود شدن تجاری‌سازی این مواد می‌شود.

روش‌هایی برای تقویت پایداری سیلیکون به‌عنوان ماده‌ی آندی پیشنهاد شده است، اما هزینه و پیچیدگی این روش‌ها مانع از جایگزینی گرافیت با سیلیکون شده است. دکتر جانگ و همکارانش برای تقویت پایداری سیلیکون به موادی مانند آب، روغن و نشاسته روی آورده‌اند که در زندگی روزمره‌ رایج هستند. آن‌ها نشاسته و سیلیکون را به ترتیب در آب و روغن حل کردند و سپس آن‌ها را برای تولید کامپوزیت‌های کربن‌سیلیکونی با هم مخلوط کرده و حرارت دادند. برای اینکه کربن و سیلیکون به‌خوبی با هم ترکیب شوند و از انبساط مواد آندی سیلیکونی در جریان چرخه‌های شارژ و خالی‌شدن شارژ پیشگیری شود، از فرایند حرارتی ساده‌ای استفاده شد.

مواد باتری اتومبیل برقی

پژوهشگران KIST مواد کاتدی از کمپلکس کربن-سیلیکون را با مخلوط کردن و گرما دادن سیلیکون مخلوط با روغن با ترکیبات سبز ذرت و نشاسته سیب‌زمینی توسعه دادند. اگر باتری‌های ساخته‌شده از این مواد روی خودروهای برقی نصب شود، ظرفیت پیمایش بیش از دو برابر خواهد شد

ظرفیت مواد کامپوزیتی توسعه داده شده به‌وسیله‌ی پژوهشگران کره‌ای، چهار برابر بیشتر از ظرفیت مواد آندی گرافیتی بوده و قادر به حفظ ظرفیت پایدار تا بیش از ۵۰۰ چرخه هستند. همچنین مواد به کار رفته در باتری موجب می‌شود باتری طی ۵ دقیقه تا ۸۰ درصد ظرفیت خود شارژ شود. کُره‌های کربنی مانع از انبساط حجم سیلیکون شده و درنتیجه موجب افزایش پایداری مواد سیلیکونی می‌شود. همچنین استفاده از کربن بسیار رسانا و بازآرایی ساختار سیلیکونی منجر به خروجی بالایی شده است. دکتر جانگ می‌گوید:

ما توانستیم با استفاده از مواد رایج و روزمره و فرایندهای ساده‌ی مخلوط‌کردن و حرارت‌دادن بدون راکتور، مواد کامپوزیتی کربن-سیلیکونی ایجاد کنیم. فرایندهای ساده‌ای که ما دنبال کردیم و کامپوزیت‌های دارای خواص عالی که ما توسعه دادیم، به احتمال زیادی قابلیت تجاری‌سازی و تولید انبوه دارند. این کامپوزیت‌ها می‌توانند در باتری‌های لیتیوم-یون وسایل نقلیه‌ی برقی و سیستم‌های ذخیره انرژی (ESSs) به کار روند.

نتایج این پژوهش در مجله‌ی Nano Letters منتشر شده است.

منبع phys.org

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید