| تاریخ ارسال: 1398/12/21 |
پژوهشگران میتوانند محدوده ی حرکت وسایل نقیله ی الکتریکی را دو برابر کنند
دکتر هون جی جونگ و تیم پژوهشی وی در مرکز تحقیقات ذخیره ی انرژی انستیتوی علوم و فناوری کره (KIST) از تولید مواد آند سیلیکونی خبر داده اند که میتوانند ظرفیت باتری را چهار برابر در مقایسه با مواد آند گرافیتی افزایش دهند و امکان شارژ سریع تا بیش از 80٪ ظرفیت را تنها در پنج دقیقه فراهم کنند. هنگام استفاده به عنوان باتری های وسایل نقلیه الکتریکی، انتظار میرود مواد جدید بیش از دو برابر دامنه ی حرکت خود را نشان دهند.باتریهایی که در حال حاضر در وسایل نقلیه الکتریکی با تولید انبوه نصب می شوند از مواد آند گرافیتی استفاده میکنند اما ظرفیت کم آنها باعث می شود که وسایل نقلیه برقی از دامنه ی حرکت کمتری نسبت به وسایل نقلیه با موتورهای احتراق داخلی برخوردار باشند. در نتیجه، سیلیکون با ظرفیت ذخیره انرژی 10 برابر بیشتر از گرافیت، توجه ها را به عنوان ماده ی آند بعدی برای توسعه ی وسایل نقلیه برقی با دامنه ی طولانی به خود جلب کرده است.
با این حال، مواد سیلیکونی هنوز تجاری سازی نشده اند زیرا حجم آنها در طی چرخه ی شارژ و دشارژ به سرعت گسترش مییابد و ظرفیت ذخیره سازی به میزان قابل توجهی کاهش مییابد که باعث محدود شدن تجاری سازی آن میشود. برای تقویت پایداری سیلیکون به عنوان ماده آندی روشهای مختلفی پیشنهاد شدهاست اما هزینه و پیچیدگی این روش ها مانع از جایگزینی سیلیکون با گرافیت شده است.
برای تقویت پایداری سیلیکون، دکتر جونگ و تیمش بر استفاده از موادی که در زندگی روزمره ی ما مانند آب، روغن و نشاسته رایج هستند، تمرکز کردند. آنها به ترتیب نشاسته و سیلیکون را در آب و روغن حل کردند و سپس برای تولید کامپوزیت های کربن-سیلیکون آنها را مخلوط و گرم کردند. یک فرآیند حرارتی ساده که برای سرخ کردن مواد غذایی مورد استفاده قرار میگیرد برای محکم ثابت نگهداشتن کربن و سیلیکون به کار گرفته شده است که از انبساط مواد آند سیلیکون در طی چرخه شارژ و تخلیه جلوگیری میکند.
مواد کامپوزیتی تولید شده توسط تیم پژوهشی ظرفیت چهار برابر بیشتری از مواد آند گرافیتی (360mAh/g - 1530mAh/g) و حفظ ظرفیت پایدار بیش از 500 چرخه را نشان دادند. همچنین مشخص شد که این مواد باتری را قادر میسازند تا تنها در 5 دقیقه بیش از 80٪ ظرفیت خود را شارژ کنند. کره های کربنی مانع از انبساط حجم معمول سیلیکون و در نتیجه باعث افزایش پایداری مواد سیلیکون میشوند. همچنین استفاده از کربن با رسانایی بالا و بازآرایی ساختار سیلیکون باعث خروجی بالایی شد.
دکتر جونگ، محقق اصلی تیم KIST گفت: "ما توانستیم مواد کامپوزیتی سیلیکون-کربن را با استفاده از مواد معمولی و روزمره و با مخلوط کردن ساده و فرآیندهای حرارتی بدون راکتور تولید کنیم."وی ادامه داد: فرآیندهای سادهای که اتخاذ کردیم و کامپوزیتهایی که با خواص عالی توسعه داده ایم به احتمال زیاد قابل تجاریسازی و تولید انبوه هستند. این کامپوزیت ها میتوانند در باتری های لیتیوم-یونی برای وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم های ذخیره انرژی (ESSs) استفاده شوند. "
گردآورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان- مهندس ریحانه گودرزی
منبع: https://nano-magazine.com/news/2020/2/26/scientists-could-double-driving-range-of-electric-vehicles