افزایش ۱۰ برابری ظرفیت باتری سدیم-یون با فاصله‌گذاری گرافن

فاصله‌گذاری گرافن با افزایش تداخل سدیم در گرافیت استاندارد از ۳۵ میلی‌آمپر ساعت در گرم به عدد ۳۳۲ می‌تواند ظرفیت باتری‌های سدیم-یونی را ۱۰ برابر افزایش دهد.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، گرافن در بسیاری از اجزای باتری استفاده شده است. در ژوئن سال ۲۰۲۰، تیمی از محققان دانشگاه “براون” راهی برای استفاده از گرافن برای دو برابر شدن سختی مواد سرامیکی مورد استفاده در ساخت باتری‌های لیتیوم-یون جامد یافتند. در همین حال، در آوریل ۲۰۱۹ یک اسفنج گرافن کشف شد که می‌تواند به تثبیت باتری‌های لیتیوم-گوگرد کمک کند.

در واقع پتانسیل گرافن در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر بسیار مورد بحث قرار گرفته است. اما همیشه به نظر می‌رسد که برخی محدودیت‌ها باعث عقب ماندگی این فناوری شده است.

اکنون محققان دانشگاه صنعتی “چالمرز” ایده جدیدی را برای ساخت مواد الکترود با کارایی بالا برای باتری‌های سدیمی طراحی کرده‌اند که ظرفیت آنها می‌تواند باتری‌های لیتیوم-یونی امروزی را بر اساس نوع جدیدی از گرافن به نام “جانوس”(Janus) که به نام یکی از خدایان رومی نام‌گذاری شده است، مطابقت دهد.

سدیم در مقایسه با لیتیوم که بسیار گران است و نگرانی‌های زیست محیطی بسیاری همراه خود دارد، یک فلز ارزان قیمت و فراوان است که با محیط زیست نیز سازگار است. با این حال در حال حاضر، باتری‌های سدیم-یون دارای چندین مشکل عملکردی هستند.

یکی از مشکلات اصلی آنها گرافیت است که به عنوان آند در باتری‌های لیتیوم-یون امروزی استفاده می‌شود. در باتری‌های لیتیوم-یونی، یون‌ها در گرافیت متقاطع شده و به داخل و خارج از لایه‌های گرافن حرکت کرده و برای مصرف انرژی ذخیره می‌شوند.

یون‌های سدیم اما بسیار بزرگ‌تر از آن هستند که بتوانند به طور موثر در ساختار گرافیت ذخیره شوند. اینجاست که اختراع محققان دانشگاه “چالمرز” به کار می‌آید.

محققان این مطالعه می‌گویند: ما یک مولکول فاصله‌ساز را در یک طرف لایه گرافن اضافه کرده‌ایم. هنگامی که لایه‌ها روی هم چیده می‌شوند، این مولکول فضای بیشتری بین ورقه‌های گرافن ایجاد می‌کند و یک نقطه تعامل ایجاد می‌کند که منجر به ظرفیت بالاتر قابل توجهی می‌شود.

این خبر بسیار خوبی است، زیرا این فناوری ظرفیت تداخل سدیم در گرافیت استاندارد را از ۳۵ میلی آمپر ساعت در گرم به ۳۳۲ میلی آمپر ساعت در هر گرم می‌رساند که نزدیک به مقدار لیتیوم در گرافیت است.

این تحقیق در نشریه Science Advances منتشر شده است.

انتهای پیام

از منبع این مطلب دیدن فرمایید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *