چگونه روبان نانویی به کمک باتری‌ها می‌آید؟

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، روبان‌هایی نازک و نانویی ساخته شده‌اند که قابلیت بهبود عملکرد باتری‌ها را دارند. پژوهشگران بریتانیایی به دنبال توسعه بیشتر این فناوری برای استفاده صنعتی از آن هستند.

PNR‌ها رشته‌هایی مانند روبان از مواد دوبعدی حاوی فسفر هستند که مانند گرافن از لایه‌های تک اتمی ساخته شده‌اند. آن‌ها برای اولین بار در سال ۲۰۱۹ توسط تیمی به سرپرستی پروفسور کریس هوارد از UCL ارائه شد. این کشف در پی بیش از صد مقاله نظری انجام شد که پیش‌بینی می‌کرد که این مواد طیف وسیعی از خواص جذاب و مفید را دارند.

PNR‌ها به سرعت در اولین دستگاه حوزه انرژی در سلول‌های خورشیدی در سال ۲۰۲۱ به رهبری تام مک دونالد در دانشگاه کوئین مری لندن/کالج امپریال لندن استفاده شد. وی نشان داد که PNR‌ها را می‌توان به سادگی به‌عنوان یک لایه اضافی برای بهره‌مندی از عملکرد و کارایی سلول‌های خورشیدی با بهبود تحرک حفره استفاده کرد.

حفره‌ها، همانند الکترون‌ها، در ایجاد الکتریسیته نقش دارند، بنابراین بهبود تحرک آن‌ها به جریان الکتریکی کمک می‌کند تا کارآمدتر بین لایه‌های حرکت کند.

مک دونالد، همکار پژوهشی در دانشگاه کوئین مری لندن، در مورد این اثر جدید، گفت: «این فناوری بسیار هیجان‌انگیز است، زیرا ما به این فکر می‌کنیم که PNR‌ها چگونه می‌توانند نقش مهمی برای استفاده در برابر تغییرات آب و هوایی داشته باشند. سال گذشته ما نشان دادیم که PNRS برای بهبود کارآیی سلول‌های خورشیدی پروسکیت قابل استفاده هستند و اجازه می‌دهند تا این فیلم‌های نازک و انعطاف‌پذیر در مقایسه با سلول‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون انعطاف‌پذیر سنتی با قیمت کم ایجاد شوند. وعده سلول‌های خورشیدی PNR ما باورنکردنی است. از این فناوری می‌توان در طیف وسیعی از محصولات از باتری‌های لیتیوم یون گرفته تا تولید گاز هیدروژن تمیز استفاده کرد.»

مک‌دونالد مراحل مهمی را که قبلاً توسط محققان در سراسر جهان برای ایجاد و استفاده از PNR‌ها انجام شده است، تشریح می‌کند. وی در کار‌های اخیر خود نشان می‌دهد که ترکیب PNR‌ها در باتری‌های لیتیوم یون به‌طور چشمگیری عملکرد و ثبات را بهبود می‌بخشد. تشکیل دندریت‌های نامطلوب که از سطح الکترود منفی رشد می‌کنند با این ساختار به حداقل می‌رسد. دندریت‌ها ممکن است لایه جداکننده را سوراخ کرده و با مواد کاتد باتری برخورد کنند. این تماس منجر به مدار کوتاه بین الکترود‌های مثبت و منفی می‌شود و باعث بی‌ثباتی باتری‌های لیتیوم یون می‌شود.