لبه تکنولوژی

افزایش طول عمر باتری‌ها با نانوتیوب کربن

ایرنا نوشت: محققان دانشگاه رایس آمریکا دریافتند با استفاده از فیلم نانوتیوب کربن می‌توان باتری‌هایی با طول عمر بیشتر تولید کرد.
 
بر اساس این تحقیقات، استفاده از فیلم نانوتیوب کربن مانع رشد دندریت روی سطح بدون پوشش آند لیتیمی در باتری ها می شود. هنگام استفاده از باتری ، یون های لیتیم از طریق الکترولیت از آند به کاتد منتقل می شوند.
زمانی که باتری شارژ می شود، یون ها در جهت مخالف و از کاتد به آند منتقل می شوند. اما هنگامی که این یون ها به آند از جنس فلز خالص می رسند، به شکل یک سطح هموار روی آن انباشته نمی شوند، بلکه ستون هایی موسوم به دندریت را تشکیل می دهند. این دندریت ها با هر بار شارژ کردن باتری بلندتر شده و بالاخره به کاتد می رسند و بدین ترتیب موجب از بین رفتن باتری می شوند.
محققان برای حل این مشکل یک راهکار ساده ارائه کردند که در آن سطح آند فلزی با استفاده از یک فیلم متشکل از نانوتیوب های کربن پوشیده می شود. تماس فیلم نانوتیوب با آند لیتیمی موجب انتقال الکترون از فیلم به فلز می شود و در نتیجه آن رنگ فیلم از سیاه به سرخ تغییر می کند. در مقابل فیلم هم یون های لیتیم را جذب می کند و این یون ها در تمام سطح فیلم توزیع می شوند. بدین ترتیب فیلم متشکل از نانوتیوب های کربن مانع شکل گیری دندریت ها می شود.
در آزمایشات اولیه که با استفاده از این شیوه انجام گرفت مشخص شد باتری مورد آزمایش پس از 580 چرخه شارژ سلول های لیتیمی 99.8 درصد از کارآیی کولنی خود را حفظ کردند. منظور از کارآیی کولنی قابلیت حرکت الکترون ها در یک سیستم الکتروشیمیایی است.
گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Advanced Materials منتشر شده است.

​​