فراتر از باتری های یونی لیتیومی: گامی مهم در بهبود کارکرد باتری

یکی از چالش های اصلی دانشمندان،توسعه ی نسل جدیدی از باتریهایست که فراتر از محدودیت های باتری های یونی لیتیومی امرزوی باشند. با دیپ لوک همراه باشید…

فراتر از باتری های یونی لیتیومی: گامی مهم در بهبود کارکرد باتری

پژوهشگران دانشگاه ایلینوی در شیکاگو، گامی مهمی در جهت توسعه ی باتری یونی لیتیومی برداشته اند. آنها نشان دادند که می توان در باتری های لیتیومی امروزی، یون های لیتیومی که یک بار مثبت را حمل می کنند، با یون های منیزیم که بار دو مثبت را حمل می کنند، جایگزین نمود. جوردی کابانا، دانشیار شیمی و پژوهشگر ارشد این طرح، می گوید: ” از آنجایی که منیزیم، یونی است که می تواند بار دو مثبت را حمل کند، با قرار دادن این یون در ساختار مواد باتری، می توانیم الکترون ها را دو برابر سریع تر حرکت دهیم. ما امیدواریم که این کار، راه را برای طراحی کلاس جدیدی از باتری های پربازده و با ولتاژ بالا باز کند”

هر باتری شامل الکترود مثبت و منفی و یک الکترولیت است. الکترودها، الکترون ها و یونهایی که معمولاً مثبت هستند را مبادله می کنند. یون ها تنها از طریق الکترولیت جریان می یابند. در واقع الکترولیت، عایقی است که الکترون ها را وادار می کند تا از طریق مدار خارجی جریان یافته و برای دستگاه مورد نظر، برق تولید کنند.  به منظور شارژ مجدد باتری، تبادل، معکوس می شود، اما واکنش شیمیایی کاملاً پربازده نیست که در واقع تعداد دفعات شارژ مجدد باتری را محدود می کند.

کابانا می گوید:ما میخواهیم تعداد الکترون های به ازای هر یون را به حداکثر برسانیم، چرا که یون ها، ساختار الکترود را زمانیکه وارد یا خارج می شوند، آشفته می کنند. هر چه ساختار بیشتر آشفته شود، انرژی بیشتری برای برگشت یون ها لازم است و در نتیجه شارژ مجدد باتری سخت می شود. مانند پارک کردن در یک پارکینگ، تنها فضاهای خاصی برای پارک ماشین ها وجود دارد، اما شما می توانید یک ماشین را با سرنشینان بیشتری در یک مکان پارک کنید، بدون اینکه ساختار پارکینگ را برهم بریزید. منیزیم می تواند به صورت برگشت پذیر در ساختار ماده ی الکترود قرار بگیرد. البته این یک باتری کال نیست، بلکه بخشی از یک باتری است، اما با واکنش مشابهی می توان ساختار نهایی را یافت.