سایت صنعت و بازار | اخبار | بهبود کارایی باتری‎های لیتیمی با کاتدهای غنی از لیتیم
حوزه های صنعتـــی
حوزه های صنعتـــی
مشاهده خبر

بهبود کارایی باتری‎های لیتیمی با کاتدهای غنی از لیتیم

تاریخ خبر : ۱۳۹۶/۱۲/۲۶ تعداد بازدید : ۴۱۳
تعداد رای : ۰
سازندگان خودروهای الکتریکی به شدت علاقه‎مند به بهبود کاتدهای غنی از لیتیم هستند تا بتوان محدوده مسافت را ارتقا داد.

با مطالعاتی که اخیراً انجام شده می‎توان بازده باتری‎های لیتیمی فعلی را افزایش داد. اگر بتوان لیتیم‎های بیشتری را به ساختار الکترود مثبت در باتری‎های لیتیم-یون اضافه کرد، می‎توان بار الکتریکی بیشتری را در فضای یکسان ذخیره کرد که منجر به افزایش 30 تا 50 درصدی مسافت طی‎شده خودرو شود. اما این کاتدهای غنی از لیتیم خیلی سریع، ولتاژ را از دست می‎دهند و لذا تلاش‎های زیادی برای غلبه بر این مشکل انجام شده‎است.

پس از بررسی زوایای مختلف مشکل، محققان دانشگاه استنفورد، تصویری جامع از فرایندهای شیمیایی رخ‎داده در کاتد که باعث افزایش ظرفیت و تغییر در ساختار اتمی می‎شود، ارائه دادند. محققان توانستند ساختار کاتد را با تکنیک‎های X-ray مطالعه کنند.

باتری‎ها انرژی الکتریکی را به انرژی شیمیایی تبدیل کرده و ذخیره می‎کنند و 3 جزء اصلی آند، کاتد و الکترولیت دارند. همانطور که باتری لیتیم-یون شارژ و دشارژ می‎شود، یون‎های لیتیم بین آند و کاتد حرکت کرده و وارد ساختار الکترود می‎شوند. هرچه تعداد یون‎هایی که الکترود جذب کرده و با توجه به اندازه و وزن می‎تواند آزاد کند، بیشتر باشند، انرژی ذخیره‎شده توسط باتری افزایش می‎یابد که باعث افزایش مسافت طی‎شده خودرو خواهد شد. کاتدهای بکاررفته در باتری‎های لیتیم-یون امروزی، تقریباً نصف ظرفیت تئوری‎شان را استفاده می‎کنند که با این فرض باید بتوان مسافت دو برابر را به ازای هر شارژ طی کرد. اما در عمل این اتفاق نمی‎افتد. پس باید کاری کرد تا بتوان ظرفیت تئوری این کاتدها را بدست آورد.

همین عامل است که باعث افزایش علاقه به کاتدهای غنی از لیتیم شده تا بتوان ظرفیت‎های زیادی را از آنها جذب کرد. همانند کاتدهای امروزی، کاتدهای غنی از لیتیم نیز از لایه‎های فشرده لیتیمی ساخته شده‎اند که بین لایه‎های اکسید فلزی همانند نیکل، منگنز و کبالت در ترکیب با اکسیژن قرار گرفته‎اند. اضافه‎کردن لیتیم به لایه اکسید، ظرفیت کاتد را 30 تا 50 درصد افزایش می‎دهد.

تحقیقات اخیر نشان دادند که اتفاقات مختلفی در زمانیکه کاتد غنی از لیتیم شارژ می‎شود بطور همزمان به وقوع می‎پیوندند: یون‎های لیتیم از کاتد خارج شده و به سمت آند می‎روند. برخی اتم‎های فلزات واسطه نیز در این حرکت شرکت می‎کنند. در این حالت، اتم‎های اکسیژن برخی از الکترون‎های خود را آزاد کرده و جریان الکتریکی و ولتاژ تولید می‎کنند. زمانیکه یون‎های لیتیم و الکترون‎ها در طی دشارژ به سمت کاتد بر می‎گردند، اغلب فلزات واسطه مداخله‎کننده در واکنش، به حالت پایدار خود بر می‎گردند.

به ازای هر سیکل این واکنش‎های رفت و برگشت باعث تغییر ساختار اتمی کاتد می‎شوند. محققان توانستند با استفاده از تکنیک X-ray تفسیر دقیقی از تغییرات ساختاری و شیمیایی کاتد در طی شارژ و دشارژ بدست آورند.

 

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)