با تولید مواد جدید؛
به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، دکتر هون جی جونگ و گروه تحقیقاتی‌اش در مرکز تحقیقاتی ذخیره انرژی در موسسه علوم و تکنولوژی کره از توسعه مواد آند سیلیکونی خبر دادند که می‌تواند ظرفیت باتری‌ها را در مقایسه با آند گرافیتی چهار برابر افزایش دهد. همچنین امکان شارژ سریع تا بیش از ۸۰ درصد ظرفیت را فقط در ۵ دقیقه را فراهم می‌کند. هنگامی که از این باتری در وسایل نقلیه برقی استفاده شود، انتظار می‌رود که که گستره رانندگی با این مواد جدید به دو برابر افزایش یابد.
باتری‌هایی که در حال حاضر در وسایل نقلیه برقی بصورت انبوه نصب می‌شوند از مواد آند گرافیتی ساخته شده اند، اما ظرفیت کم آن‌ها باعث می‌شود گستره زمان رانندگی با وسایل نقلیه برقی نسبت به رانندگی با وسایل نقلیه‌ای که موتور‌های احتراقی دارند، کمتر باشد. در نتیجه، سیلیکون با ظرفیت ۱۰ برابری ذخیره انرژی نسبت به گرافیت، به عنوان ماده آندی مناسب برای توسعه وسایل نقلی برقی مورد توجه است.
با این حال، مواد سیلیکونی هنور تجاری سازی نشده اند، زیرا طی چرخه شارژ و دِشارژ شدن حجم آن‌ها سریع گسترش و ظرفیت ذخیره آن‌ها به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و این موضوع تجاری سازی آن را محدود می‌کند. برای بهبود پایداری سیلیکون به عنوان ماده آندی، روش‌های مختلفی پیشنهاد شده است، اما هزینه و پیچیدگی این روش‌ها مانع ازجایگزین کردن گرافیت با سیلیکون شده است.
برای بهبود پایداری سیلیکون، دکتر یونگ و گروهش بر استفاده از مواد رایجی مانند آب، روغن و نشاسته تمرکز کردند. آن‌ها به ترتیب نشاسته و سیلیکون را در آب و روغن حل کردند و سپس برای تولید کامپوزیت‌های کربن سیلیکون آن‌ها را مخلوط و گرم کردند. در واقع، یک فرآیند حرارتی ساده که برای سرخ کردن مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، برای فیکس کردن کربن و سیلیکون و جلوگیری از افزایش حجم آند سیلیکونی در طی چرخه شارژ و دشارژ نیز استفاده شد.
مواد کامپوزیتی تولید شده توسط این گروه ظرفیت چهار برابر بیشتر از مواد آند گرافیتی و حفظ ظرفیت پایدار در بیش از ۵۰۰ چرخه را نشان دادند. همچنین مشخص شد که این مواد تنها در ۵ دقیقه باتری را قادر می‌سازند تا بیش از ۸۰ ٪ ظرفیت شارژ شود. استفاده از کربن رسانا و تنظیم مجدد ساختار سیلیکون باعث خروجی بالایی شد.
دکتر یونگ، محقق اصلی گروه گفت: «ما توانستیم مواد کامپوزیت سیلیکون کربن را با استفاده از مواد معمولی، مخلوط کردن ساده و فرآیند‌های حرارتی بدون راکتور تولید کنیم. فرآیند‌های ساده‌ای که اتخاذ کردیم و کامپوزیت‌هایی با خواص عالی توسعه داده ایم به احتمال زیاد قابل تجاری سازی و تولید انبوه هستند؛ این کامپوزیت‌ها می‌توانند در باتری‌های لیتیوم یونی برای وسایل نقلیه برقی و سیستم‌های ذخیره انرژی (ESS) استفاده شوند.»
باتری‌هایی که در حال حاضر در وسایل نقلیه برقی بصورت انبوه نصب می‌شوند از مواد آند گرافیتی ساخته شده اند، اما ظرفیت کم آن‌ها باعث می‌شود گستره زمان رانندگی با وسایل نقلیه برقی نسبت به رانندگی با وسایل نقلیه‌ای که موتور‌های احتراقی دارند، کمتر باشد. در نتیجه، سیلیکون با ظرفیت ۱۰ برابری ذخیره انرژی نسبت به گرافیت، به عنوان ماده آندی مناسب برای توسعه وسایل نقلی برقی مورد توجه است.
با این حال، مواد سیلیکونی هنور تجاری سازی نشده اند، زیرا طی چرخه شارژ و دِشارژ شدن حجم آن‌ها سریع گسترش و ظرفیت ذخیره آن‌ها به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و این موضوع تجاری سازی آن را محدود می‌کند. برای بهبود پایداری سیلیکون به عنوان ماده آندی، روش‌های مختلفی پیشنهاد شده است، اما هزینه و پیچیدگی این روش‌ها مانع ازجایگزین کردن گرافیت با سیلیکون شده است.
برای بهبود پایداری سیلیکون، دکتر یونگ و گروهش بر استفاده از مواد رایجی مانند آب، روغن و نشاسته تمرکز کردند. آن‌ها به ترتیب نشاسته و سیلیکون را در آب و روغن حل کردند و سپس برای تولید کامپوزیت‌های کربن سیلیکون آن‌ها را مخلوط و گرم کردند. در واقع، یک فرآیند حرارتی ساده که برای سرخ کردن مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، برای فیکس کردن کربن و سیلیکون و جلوگیری از افزایش حجم آند سیلیکونی در طی چرخه شارژ و دشارژ نیز استفاده شد.
مواد کامپوزیتی تولید شده توسط این گروه ظرفیت چهار برابر بیشتر از مواد آند گرافیتی و حفظ ظرفیت پایدار در بیش از ۵۰۰ چرخه را نشان دادند. همچنین مشخص شد که این مواد تنها در ۵ دقیقه باتری را قادر می‌سازند تا بیش از ۸۰ ٪ ظرفیت شارژ شود. استفاده از کربن رسانا و تنظیم مجدد ساختار سیلیکون باعث خروجی بالایی شد.
دکتر یونگ، محقق اصلی گروه گفت: «ما توانستیم مواد کامپوزیت سیلیکون کربن را با استفاده از مواد معمولی، مخلوط کردن ساده و فرآیند‌های حرارتی بدون راکتور تولید کنیم. فرآیند‌های ساده‌ای که اتخاذ کردیم و کامپوزیت‌هایی با خواص عالی توسعه داده ایم به احتمال زیاد قابل تجاری سازی و تولید انبوه هستند؛ این کامپوزیت‌ها می‌توانند در باتری‌های لیتیوم یونی برای وسایل نقلیه برقی و سیستم‌های ذخیره انرژی (ESS) استفاده شوند.»
ارسال نظرات