تولید نانوساختاری که سرعت شارژ باتری‌ها را افزایش می‌دهد

یک تیم تحقیقاتی از فرانسه و لهستان موفق به تولید نانوساختار ترکیبی از لیتیم و اکسید تیتانیوم شده‌است که می‌تواند عملکرد باتری‌های یون لیتیم را تقویت کند.

کد خبر: ۶۱۲۶۵۸

يکشنبه - ۲۱ خرداد ۱۳۹۶ / June 11, 2017

اخبار دانشگاهی را از «کانال اخبار دانشگاهی SNN.ir» دنبال کنید

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، یک تیم تحقیقاتی از فرانسه و لهستان موفق به تولید نانوساختار ترکیبی از لیتیم و اکسید تیتانیوم شده‌است که می‌تواند عملکرد باتری‌های یون لیتیم را تقویت کند.

یک باتری با عملکرد بالا نیازمند مواد پیشرفته‌ای است که بتواند الکترودهایی با قدرت انتقال الکترونیک و یونی بالا داشته باشد. در باتری‌های یون لیتیم قابل شارژ، در حین شارژ/دشارژ، یون‌های لیتیم میان آند و کاتد به حرکت در می‌آیند.

در باتری‌های یون لیتم یک کاتد از جنس اکسید کبالت لیتیم و یک آند از جنس کربن قرار دارد. اما با کوچکتر شدن باتری‌ها و نیاز به افزایش سرعت آن‌ها، باید اصلاحاتی در ساختار این باتری‌ها اتفاق افتد.

مواد آندی و کاتدی یکی از موضوعات تحقیقات محققان در سراسر جهان بوده است. میکروبلورهای ( Li۴Ti۵O۱۲ LTO) به دلیل پایداری بالا و توانایی انجام واکنش‌های چرخه‌ای یکی از گزینه‌های مناسب برای ساخت آند در این باتری‌هاست، اما هدایت یونی و الکترونیکی این ماده پایین است.

اخیراً مقاله‌ای در نشریه nature communications به چاپ رسیده است که در آن محققان فرانسوی و لهستانی با LTO نانوساختار ترکیبی تولید کرده‌اند که می‌تواند سرعت شارژ را در باتری‌ها افزایش دهد.

این آند نانوساختار با روش حلال گرمایی ساخته شده‌است که در آن از اعمال گرما و فشار به یک محلول حاوی لیتیم و نمک تیتانیوم استفاده می‌شود. سنتز نانوساختارهای LTO پیش از این در مقالات گزارش شده‌است، اما بیشتر این روش‌ها گرانقیمت بوده و برای تولید انبوه مناسب نیستند. این گروه تحقیقاتی روشی ارزان با قابلیت تولید انبوه ارائه کردند که می‌تواند برای تولید انبوه باتری‌های تجاری مورد استفاده قرار گیرد.

این نانوساختار می‌تواند ظرفیت ۱۷۰ میلی‌آمپرساعت در هر گرم را بعد از ۱۰۰۰ بار شارژ/دشارژ با نرخ جریان ۵۰C را داشته باشد که بسیار به رقم ظرفیت تئوری این ماده، ۱۷۵، نزدیک است.

این گروه معتقداند که ترکیب نانوساختار، میکروساختار و ساختار غیراستوکیومتری موجب شده تا LTO آن‌ها دارای خواص الکتروشیمیایی ویژه‌ای باشد.

در نهایت می‌توان گفت که این روش جدید ساده، ارزان و با قابلیت تولید انبوه بوده و دارای ساختار سلسله مراتبی نانومقیاس است که موجب بروز عملکرد الکتروشیمیایی ویژه‌ای در این ماده شده‌است. استفاده از این ماده می‌تواند سرعت شارژ را در باتری‌ها افزایش دهد.