دستیابی به موفقیت در باتری‌های آلی باعث سازگار با محیط زیست شدن باتری‌های لیتیوم-یونی می‌شود

 | تاریخ ارسال: ۱۳۹۹/۱/۱۶ | 
دستیابی به موفقیت در باتری­ های آلی باعث سازگار با محیط زیست شدن باتری­ های لیتیوم-یونی می­ شود
پژوهشگران دانشگاه یورک راهی را برای دوستدار محیط زیست کردن بیشتر باتری­ های لیتیومی با حفظ عملکرد، پایداری و ظرفیت ذخیره­ سازی، پیدا کرده­ اند.
باتری­های لیتیوم یونی از فلزات سمی و سنگین استفاده می­ کنند که می­توانند هنگام استخراج از زمین، محیط را تحت تأثیر قرار دهند و دفع ایمن آن­ها دشوار است. کبالت یکی از آن فلزات سنگین است که در الکترودهای باتری مورد استفاده قرار می­گیرد. بخشی از مشکل این است که لیتیوم و کبالت به وفور در دسترس نیستند و منابع­ آن در حال تحلیل رفتن است.
استفاده از مواد ارگانیک راه به جلو است و پژوهشگرانی مانند پروفسور توماس بامگارتنر از دانشکده علوم و تیم وی مشغول تهیه و آزمایش مولکول­های جدید برای یافتن جایگزینی مناسب برای فلزات نادر در حال استفاده هستند.
وی می­گوید: "مواد الکترودی آلی برای باتری­های پایدار و دارای توان بالا، مواد بسیار امیدوار کننده­ای محسوب می­شوند."
آخرین موفقیت آن­ها ایجاد یک مولکول آلی جدید بر پایه­ی کربن است که می­تواند جایگزین کبالتی شود که اکنون در کاتد­ها یا الکترودهای مثبت در باتری­های لیتیوم-یونی مورد استفاده قرار می­گیرد. مواد جدید ضمن حفظ کارایی، کاستی­های مواد معدنی را برطرف می­کند.
باومگارتنر می­گوید: "الکترودهای ساخته شده با مواد ارگانیک می­توانند تولید، بازیافت یا دفع در مقیاس بزرگ این عناصر را بیشتر سازگار با محیط زیست کنند. "هدف ما ایجاد باتری­های پایداری است که با ثبات بوده و در صورت عدم داشتن ظرفیت بهتر، به همان اندازه خوب باشند. "
این پژوهش در جلد مارس ژورنال Batteries & Supercaps انتشارات ChemPubSoc منتشر شده و به نمایش گذاشته شده­ است.
وی می­گوید: "با این نوع خاص از مولکول­هایی که ساخته­ ایم، جزء فعال الکتریکی برای باتری­ها بسیار مناسب است زیرا در ذخیره­ی بار الکتریکی بسیار خوب است و از پایداری طولانی مدت خوبی برخوردار است."
باومگارتنر و گروه او قبلاً در مقاله­ ای که در مجله Advanced Energy Material منتشر شده بود، در مورد جزء فعال الکتریکی گزارش داده­ اند.
ما این جزء فعال الکتریکی را بهینه کرده­ ایم و آن را در باتری قرار داده­ ایم. ولتاژ بسیار خوبی دارد، تا ۵/۳ ولت، که در واقع ولتاژ در حال حاضر باتری­های فعلی است. "این یک گام مهم در ساخت باتری­های کاملاً آلی و پایدار است."
باومگارتنر به همراه پژوهشگران فوق دکترا کالین برایدز و مونیکا استولار نیز نشان داده­ اند که این ماده در عملکرد طولانی مدت با قابلیت شارژ و تخلیه 500 چرخه پایدار است. یکی از معایب الکترودهای معدنی این است که هنگام شارژ کردن گرمای قابل توجهی ایجاد می­کنند و به دلایل ایمنی نیاز به تخلیه محدود دارند. این مولکول جدید آن کاستی را برطرف کرده­ است.
بامگارتنر می­گوید، مرحله بعدی، بهبود بیشتر ظرفیت است. تیم وی در حال تولید نسل بعدی مولکول­هایی است که توانایی افزایش ظرفیت فعلی را نشان می­دهد.
منبع: https://scitechdaily.com/organic-battery-breakthrough-makes-lithium-ion-batteries-more-environmentally-friendly/
 گردآورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان-مهندس ریحانه گودرزی