تست عنوان
close
سایت صنعت و بازار | اخبار | طراحی باتری غنی از لیتیم که طول عمر بسیار بالایی دارد
حوزه های صنعتـــی
حوزه های صنعتـــی
مشاهده خبر

طراحی باتری غنی از لیتیم که طول عمر بسیار بالایی دارد

تاریخ خبر : ۱۳۹۶/۱۲/۱۵ تعداد بازدید : ۶۶۵
تعداد رای : ۰
محققان آزمایشگاه آرگون (Argonne) نوعی باتری شارژپذیر لیتیم-آهن-اکسید را تعبیه کردند که میزان انتقال یون‎های لیتیم در آن به مراتب بیشتر از باتری‎های رایج لیتیم-کبالت-اکسید است. ضمناً این باتری، ظرفیت بسیار بالایی دارد که می‎تواند در گوشی‎های هوشمند و اتومبیل‎ها بکار رود.

در طراحی این باتری از آهن، یک ماده ارزان و اکسیژن استفاده شده تا بتوان واکنش‎های مورد نظر را انجام داد. این باتری نه تنها به راحتی کار می‎کند بلکه عملکرد فوق‎العاده‎ای نیز دارد. باتری‎های لیتیم-یون با انتقال یون‎های لیتیم بین آند و کاتد کار می‎کنند. زمانیکه باتری شارژ می‎شود، یون‎ها به سمت آند بازگشته و ذخیره می‎شوند. کاتد این باتری‎ها از ترکیبی ساخته شده که حاوی یون‎های لیتیم، فلزات واسطه و اکسیژن است. فلزات واسطه که عمدتاً کبالت هستند، بطور مؤثر انرژی الکتریکی را ذخیره و آزاد می‎کنند؛ سپس مقدار ظرفیت کاتد به وسیله تعداد الکترون‎های موجود در فلزات واسطه که می‎توانند در واکنش شیمیایی شرکت کنند، محدود می‎شود.

باتری لیتیم-کبالت-اکسید تقریباً 20 سالی است که به فروش می‎رسد اما محققان سالیان زیادی است که به دنبال مواد ارزان‎تر با ظرفیت بیشتر هستند. در این راستا محققان آزمایشگاه آرگون توانستند با دو روش، باتری‎های لیتیم-کبالت-اکسید را ارتقا دهند: 1) جایگزینی کبالت با آهن و 2) اعمال فشار به اکسیژن برای شرکت در واکنش.

اگر اکسیژن می‎توانست انرژی الکتریکی را ذخیره و آزاد کند، باتری هم می‎تواند ظرفیت بیشتری را ذخیره کرده و لیتیم بیشتری را مصرف کند. گروه‎های زیادی در سال‎های قبل تلاش کردند تا این مسئله را حل کنند. مشکلی که در این کار وجود دارد این است که اگر نیاز به حضور اکسیژن در واکنش باشد، ترکیب حاصل ناپایدار خواهد بود. زیرا اکسیژن با خارج‎شدن از باتری باعث عدم پایداری واکنش خواهد شد. محققان بر اساس محاسبات کامپیوتری توانستند، فرمولاسیونی را کشف کنند که بطور برگشت­پذیر کار می‎کند. آنها در ابتدا، کبالت را با آهن جایگزین کردند (به عنوان عنصر ارزان‎تر، مزیت دارد). سپس با استفاده از محاسبات، رابطه مناسبی بین یون‎های لیتیم، آهن و اکسیژن پیدا کردند که با انجام واکنش همزمان و برگشت‎پذیر اکسیژن و آهن، مانع از خروج یون‎های اکسیژن از باتری می‎شوند.

تکنولوژی این باتری نه تنها به دلیل خروج الکترون از اکسیژن و فلز جالب است، بلکه به دلیل استفاده از آهن نیز قیمت آن ارزانتر است. نکته مهم‎تر این است که باتری مورد نظر به جای یک یون، 4 یون لیتیم را انتقال می‎دهد. با این وجود حداقل از یک یون لیتیم می‎توان در واکنش استفاده کرد که منجر به افزایش ظرفیت باتری می‎شود. اما بازگردانی 4 یون لیتیم در واکنش‎های رفت و برگشت یک چالش جدی به حساب می‎آید. اگر این چالش نیز حل شود، 4 یون لیتیم برای فلز مصرف می‎شوند و طول عمر باتری را تا 8 برابر افزایش خواهند داد.
از این باتری می‎توان به عنوان گزینه‎ای نویدبخش برای جایگزینی با سوخت فسیلی در اتومبیل استفاده کرد. 

filereader.php?p1=main_10a7cdd970fe135cf

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)