باتری‎های سدیم یون؛ جانشینی مناسب برای باتری‎های لیتیوم یون

محققان مؤسسه پیشرفته علوم و فناوری کره (KAIST) روش جدیدی را برای ارتقای باتری‎های سدیم یون با استفاده از ماده الکترودی مس سولفید ارائه دادند. بدین ترتیب گامی تازه و مؤثر در جهت افزایش کارکرد این نوع باتری‎ها برداشته خواهد شد.

 

طبق ادعای محققان، این ماده الکترودی در برابر تخریب و پودرشدگی مقاوم بوده و بازیابی خوبی در میزان ظرفیت نشان داده است. کشفیات آنها نشان داده که در صورت استفاده از این ماده، باتری‎های سدیم یون به طول عمری بیش از 5 سال با حتی یک مرتبه شارژ دست خواهند یافت. مزیت دیگر این ماده، فراوانی ترکیبات آن در طبیعت است؛ فلذا نسبت به باتری‎های لیتیومی که از کبالت و لیتیوم بهره می‎برند از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‎تر است.

ماده آندی گرافیت که در معمولاً در باتری‎های لیتیوم یون بکار می‎رود، تاکنون در باتری‎های ظرفیت بالای سدیمی قابل استفاده نبوده زیرا فضای کافی برای ورود و خروج یون‎های سدیم در بین لایه‎های گرافیت وجود ندارد. بنابراین در خلال فرایندهای شارژ و دشارژ باتری افزایش حجم چشمگیری رخ داده و تخریب شدیدی در میزان ظرفیت به وقوع خواهد پیوست.

محققان تأیید کردند که مرزهای دانه‎ای که در خلال واکنش‎ها ایجاد می‎شوند، نقش کلیدی را در مقاومت در برابر پودرشدگی و فقدان ظرفیت باتری ایفا می‎کنند.

 

 

اغلب موادی که در باتری‎ها استفاده می‎شوند، فقدان ظرفیت چشمگیری را به سبب ایجاد ساختارهای کریستالی متفاوت و انبساط حجم در قبل و بعد از وقوع واکنش‎های شارژ و دشارژ متحمل می‎شوند. در صورتیکه ماده مس سولفید تغییر ساختار کریستالی اندکی را تجربه کرده و در نهایت مانع از پودرشدنِ ذرات می‎شود. بنابراین ظرفیت بالا و پایداری مناسبی را با توجه به اندازه و مورفولوژی‎اش نشان می‎دهد.

بنابراین می‎توان گام مهمی را در راستای نیل به منابع انرژی کم هزینه و با ظرفیت بالا برداشت تا در آینده گزینه‎ای جدی برای جانشینی باتری‎های لیتیوم یون معرفی کرد.