نوآوری دانشمندان کره‌ای در باتری‌های خودروهای برقی

به گزارش میهن تجارت، در دنیای امروز که رقابت برای ساخت خودروهای برقی بادوام تر و ایمن تر شدت گرفته است، دانشمندان کره ای نوآوری قابل توجهی انجام داده اند. آنها با استفاده از فناوری پوشش یون نقره، موفق به ساخت باتری هایی شده اند که می توانند پس از 1300 چرخه شارژ و دشارژ، بیش از 96 درصد ظرفیت خود را حفظ کنند. این دستاورد می تواند نقطه عطفی در توسعه نسل جدید باتری های لیتیوم فلزی باشد. باتری هایی که از نظر چگالی انرژی یک قدم فراتر از باتری های لیتیوم یونی امروزی خواهند بود.

هدف از این نوع فناوری چیست؟

این فناوری نوآورانه توسط تیمی از محققان دانشگاه کره به رهبری پروفسور چو جین هان از دانشکده مهندسی شیمی و بیولوژیکی توسعه داده شده است. هدف اصلی این تحقیق حل یکی از بزرگترین چالش های باتری های لیتیوم فلزی، یعنی تشکیل دندریت های خطرناک بود.

دندریت ها ساختارهای فلزی و شاخه مانندی هستند که در هنگام شارژ شدن روی سطح الکترود منفی رشد می کنند. این شاخه های میکروسکوپی می توانند جداکننده بین آند و کاتد را سوراخ کرده و در نهایت منجر به اتصال کوتاه، گرم شدن بیش از حد یا حتی انفجار باتری شوند.

پروفسور چو در توضیح این پروژه گفت: «نتایج ما نشان می‌دهد که سطح الکترود لیتیومی را می‌توان به روشی دقیق و کنترل‌شده با استفاده از یون‌های نقره بدون نیاز به فرآیندهای سنتز پیچیده تنظیم کرد».

چگونه یون نقره ایمنی و دوام را افزایش می دهد؟

در این روش، محققان از پوشش چند لایه ای از یون های نقره و ماده ای به نام اسید تریتی ایزوسیانوریک (TCA) استفاده کرده اند. این دو ماده به طور متناوب بر روی سطح الکترود لیتیوم قرار می گیرند و یک لایه فوق نازک و محافظ را تشکیل می دهند.

ویژگی مهم این فناوری سادگی و کارایی آن است. برخلاف بسیاری از فناوری های پیچیده قبلی، این پوشش در دمای اتاق و فشار معمولی (اتمسفر) تنها با یک فرآیند حل ساده ساخته می شود. این بدان معناست که نیازی به تولید نانوذرات یا عملیات حرارتی با دمای بالا نیست.

در طول کار باتری، یون‌های نقره به طور طبیعی به نانوذرات نقره تبدیل می‌شوند که به اتم‌های لیتیوم کمک می‌کنند تا به طور یکنواخت و منظم روی سطح الکترود پخش شوند. از طرف دیگر، TCA یک چارچوب شیمیایی پایدار ایجاد می کند که از ترک خوردن یا تخریب سطح در طول زمان جلوگیری می کند.

نتیجه این دو اثر همزمان، رشد کنترل شده لیتیوم، افزایش ایمنی و بهبود قابل توجه پایداری چرخه ای باتری است.

عملکرد چشمگیر در تست ها

بر اساس نتایج منتشر شده در مجله علمی Advanced Materials، باتری های ساخته شده با این روش توانسته اند بیش از 2000 ساعت در تست های آزمایشگاهی به طور پایدار کار کنند.

همچنین، هنگامی که این الکترود نقره ای با یک کاتد استاندارد جفت شد، باتری بیش از 96 درصد ظرفیت اولیه خود را حتی پس از 1300 چرخه شارژ و دشارژ حفظ کرد.

این آمار در مقایسه با باتری های رایج امروزی جهشی قابل توجه است و می تواند به افزایش چندین ساله عمر مفید خودروهای برقی منجر شود.

چشم انداز آینده

دانشمندان کره ای بر این باورند که این دستاورد گام مهمی در تجاری سازی باتری های لیتیوم فلزی است. فناوری که در صورت توسعه نهایی می تواند چگالی انرژی سلول های امروزی را دو برابر کند.

پروفسور چو در پایان گفت: این فناوری می تواند به پلتفرمی تبدیل شود که نه تنها در باتری های لیتیومی، بلکه در انواع دیگر باتری های فلزی مانند سدیم و روی نیز مورد استفاده قرار گیرد.

به گفته وی، دستیابی به چنین سطح ایمنی و دوام گام بزرگی در جهت توسعه نسل جدید فناوری های ذخیره انرژی و تسریع حرکت جهانی به سمت خودروهای الکتریکی پایدارتر و ایمن تر خواهد بود.

فناوری جدید یون نقره نه تنها از رشد دندریت های خطرناک جلوگیری می کند، بلکه عمر باتری های لیتیوم-فلزی را نیز به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. با این نوآوری، محققان کره ای موفق به برقراری تعادل بین ایمنی، پایداری و چگالی انرژی بالا شده اند. در آینده ای نه چندان دور، این دستاورد می تواند منجر به نسل جدیدی از باتری های خودروهای الکتریکی شود که می توانند مسافت های طولانی تری را با یک بار شارژ طی کنند و عمر طولانی تری داشته باشند.