پژوهشگران می‌توانند محدوده‌ی حرکت وسایل نقیله‌ی الکتریکی را دو برابر کنند

 | تاریخ ارسال: ۱۳۹۸/۱۲/۲۱ | 
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