تبلیغات
نانوتکنولوژی - نانوالیاف گوگرددار جهت غلبه بر چالش‌های باتری لیتیومی
پنجشنبه 24 آذر 1390  03:18 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: نانو تکنولوژی ،

یی كویی و همكارانش در دانشگاه استانفورد برای ساخت یك كاتد باتری لیتیومی قابل شارژ عالی از نانوالیاف حفره‌دار روكش داده شده با گوگرد و یك افزودنی الكترولیتی استفاده كرده‌اند. طبق گفته این محققان، استفاده از آندهای نانوسیم سیلیكونی و كاتدهای كربن روكش داده شده با گوگرد در یك باتری می‌تواند منجر به نسل جدیدی از باتری‌ها شود.

كویی گفت: "گوگرد ماده‌ای است كه می‌تواند ظرفیت ذخیره بار را 10 برابر كند، اما ولتاژ آن حدود نصف ولتاژ باتری‌های موجود می‌باشد." هم ولتاژ و هم ظرفیت بار الكتریكی، مقدار انرژی كه یك باتری می‌تواند تحویل دهد، را تحت تاثیر قرار می‌دهند.


تصویر میكروسكوپ الكترونی پیمایشگر از لوله‌های گوگردی كپسوله شده با نانوالیاف كربنی حفره‌دار، در قلب یك باتری طراحی‌شده جدید.

باتری‌های گوگرد – لیتیوم بدلیل هزینه كم و عدم سمیت گوگرد، توجه زیادی به خود جلب كرده‌اند. با این حال، تولیدهای قبلیِ كاتدهای گوگردی لیتیوم قابلیت تجاری شدن را نداشته‌اند، زیرا عملكرد آنها بعد از تكرار چرخه شارژ و تخلیه شدن به سرعت ضعیف می‌شود. روش ساخت جدید این محققان بعضی از مشكل‌های مربوط به بكارگیری این ماده در كاتد یك باتری بادوام، را برطرف می‌كند.

در كاتدهای گوگرد – لیتیوم قبلی ساخته شده، گوگرد روی ساختارهای كربن نسبتا باز روكش‌دهی می‌شد و این بدلیل اینكه گوگرد را در معرض محلول الكترولیت باتری قرار می‌داد، مشكل‌ساز بود. موقعی كه محصولات میانی واكنش بنام پلی‌سولفیدهای لیتیوم با محلول الكترولیت در تماس باشند، با انحلال در الكترولیت ظرفیت باتری را كاهش می‌دهند.



اكنون این محققان در فرآیند ساخت بی‌نظیر خود با روكش‌دهی گوگرد روی سطح داخلی نانوالیاف كربنی حفره‌دار، این مشكل را حل كرده‌اند. این فرآیند ساخت بر بكارگیری یك فناوری فیلتر قابل‌دسترسی از نظر تجاری كه بطور نرمال برای فیلتراسیون آب استفاده می‌شود، متكی است.

این كاتد جدید ظرفیت باتری را نیز بهبود می‌دهد، زیرا ساختار نسبتا بسته‌ای دارد كه از نشت قابل‌توجه پلی‌سولفیدها به داخل محلول الكترولیت جلوگیری می‌كند. بعلاوه این محققان برای بهبود بهره ذخیره انرژی باتری ساخته شده با این روش، از افزودنی الكترولیتی استفاده كردند كه راندمان انرژی و بار باتری معروف به راندمان كولنی را تقویت می‌كند.

كویی گفت: "اگر شما 100 الكترون به این باتری تزریق كنید، بدون این افزودنی 85 الكترون خروجی بدست می‌آورید و با این افزودنی 99 الكترون خروجی خواهید داشت."

این محققان جزئیات نتایج كار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nano Letters منتشر كرده‌اند.

   


نظرات()   

نانوتکنولوژی