ساخت ماده جدیدی برای شارژ سریع‌تر باتری‌ها

سلول‌های لیتیوم یونی (LIC)، دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی پیشرو هستند که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها ظرفیت شارژ بالایی دارند اما در زمان شارژ مجدد کوتاه می‌شوند.

اختصاصی شبکه علمی ثریا- محققان MIT می گویند ماده جدیدی ایجاد کرده‌اند که راه را برای شارژ سریعتر باتری ها هموار می کند. افزایش تقاضا برای دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی بهبود یافته یعنی باتری‌ها از طیف گسترده‌ای از فناوری ناشی می‌شود. این شامل خودروهای برقی، سیستم‌های پشتیبان برق شهری که به برق بدون وقفه در طول قطعی موقت نیاز دارند و کاربردهای مختلف دیگر در بخش‌های کشاورزی، زیست پزشکی و دفاعی می‌شود. باتری های کارآمدتر به افزایش تقاضا برای آینده‌ای سبزتر و پایدار کمک خواهند کرد. اما فناوری پیشرفته باتری دارای چند اشکال است. یکی مدت زمان لازم برای شارژ مجدد باتری ها است. چالش دیگر، همانطور که در گزارشی توسط محققان MIT ذکر شده است، طراحی باتری هایی است که ظرفیت شارژ بالا را با عمر چرخه طولانی خازن ها ترکیب می کنند.

آنها توضیح می دهند که سلول های لیتیوم یونی (LIC)، دستگاه های ذخیره سازی انرژی الکتروشیمیایی پیشرو هستند که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند. آنها ظرفیت شارژ بالایی دارند اما در زمان شارژ مجدد کوتاه می شوند. به عنوان یک جایگزین، طرح هایی که از مواد آلی فراوان و ارزان استفاده می کردند، پیشنهاد شدند. اما مشخص شد که آنها از کاهش هدایت الکتریکی رنج می برند. روش‌های دیگری که از طرح‌های مدولار که LIC و خازن‌ها را در دستگاه‌های خاص ترکیب می‌کردند، بسیار پیچیده و پرهزینه بودند. این مشکلات “محرکی قوی برای توسعه مواد الکترودی ایجاد می کند که ظرفیت شارژ بالای LIC ها را با شارژ سریع و عمر چرخه طولانی خازن ها ترکیب می کند.”

این تیم ترکیبی از مواد آلی را ارائه کردند که می تواند در کاتد باتری ها استفاده شود، جایی که لیتیوم در باتری های تخلیه شده ذخیره می شود. تلاش دیگران برای استفاده از مواد آلی به دلیل حل شدن در الکترولیت های باتری شکست خورد.اگرچه استراتژی‌هایی مانند پلیمریزاسیون و ترکیب مولکول‌های آلی با مخلوط‌کننده‌های نامحلول می‌تواند انحلال الکترود را محدود کند، طراحی مواد آلی که خود نامحلول هستند اما همچنان امکان انتقال و ذخیره‌سازی سریع بار را فراهم می‌کنند، دشوار است. اما مواد ایجاد شده در آزمایشگاه های MIT پایدار باقی می مانند.یکی از محققین گفت: “ما بی تترا آمینو بنزوکینون و پلی آنالوگ پلیمری آن (بیس تتراآمینو بنزوکینون) را به عنوان مواد آلی شبه خازنی” برای دستگاه های ذخیره انرژی الکتریکی گزارش می کنیم. آنها ظرفیت‌های ذخیره‌سازی شارژ بالا با نرخ‌های تخلیه شارژ بالا نشان می‌دهند.

مواد آلی قادر به ذخیره ۳۱۰ میلی آمپر ساعت شارژ هستند که تقریباً دو برابر ظرفیت فعلی کاتدهای باتری لیتیوم یون است. زمان شارژ باتری با آن مواد ۳۳ ثانیه سریع است. او گفت که تکیه بر یون‌های فراوان منیزیم یا سدیم، به جای لیتیوم که کمتر در دسترس است، نتایج بهینه را با هزینه کمتر ایجاد می‌کند.