تست عنوان
close
فدراسیون سرآمدان علمی ایران | اخبار | گزارشهای متناقض در مورد موادِ باتریهای جدید
متن خبر

تاریخ خبر : ۱۳۹۶/۰۵/۲۸

تعداد بازدید : ۱۴۳

تعداد رای : ۱

گزارشهای متناقض در مورد موادِ باتریهای جدید

همه پژوهشگران باتری با یکدیگر هم عقیده اند که یکی از امیدبخش ترین احتمالات برای تکنولوژی آینده ی باتریها استفاده از ترکیب لیتیوم-هوا است، با استفاده از این تکنولوژی امکان سه برابر شدنِ قدرت باتریها نسبت به باتریهای لیتیوم-یونی امروزی وجود دارد. اما آزمایش ها و نتایج گروه های پژوهشی متفاوت نتایج غیر یکسان و گاه متناقض به بار آورده است و این تناقض حتی در توضیح مکانیزمهای حین آزمایش نیز وجود دارد.

این مطالعه به تناقض هایی که در مطالعه های گوناگون بوجود آمده پاسخ میدهد و در نهایت میتواند منجر به تولید باتریهایی با انرژی بیشتر به ازای هر کیلوگرم شود.

همه پژوهشگران باتری با یکدیگر هم عقیده اند که یکی از امیدبخش ترین احتمالات برای تکنولوژی آینده ی باتریها استفاده از ترکیب لیتیوم-هوا است، با استفاده از این تکنولوژی امکان سه برابر شدنِ قدرت باتریها نسبت به باتریهای لیتیوم-یونی امروزی وجود دارد. اما آزمایش ها و نتایج گروه های پژوهشی متفاوت نتایج غیر یکسان و گاه متناقض به بار آورده است و این تناقض حتی در توضیح مکانیزمهای حین آزمایش نیز وجود دارد. 

اما اکنون یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه MIT یک پژوهش با جزئیات کامل انجام داده است که به نظر میرسد پرسشهای مربوط به استفاده از مواد لیتیوم یدید (LiI) را پاسخ میدهد. به نظر میرسید که این مواد یک راه حل ممکن برای مشکلات بعضی از باتریهای لیتیوم- هوا مانند ناتوانی در داشتن قابلیت چندین چرخه ی شارژ- تخلیه باشد، اما گزارش های متناقض پرسشهای زیادی را در مورد سودمند بودن این ماده مطرح کرده است. پژوهش جدید به این تناقض ها پاسخ داده است و اگرچه پیشنهاد میکند که این ماده در نهایت گزینه ی خوبی به شمار نمی آید اما این پژوهش راهنمایی برای فائق آمدن بر مشکلات LiI ها فراهم می آورد یا مواد جایگزینی پیشنهاد میدهد.

امید بخش بودن استفاده از باتریهای لیتیوم-هوا از اینجا ناشی میشود که یکی از دو الکترود که معمولا از جنس فلز یا اکسیدهای فلزی ساخته میشوند با هوا جایگزین میشود که هوا به سیستم وارد و خارج میشود; بنابراین یک ماده ی بی وزن جایگزین سنگینترین بخش باتری میشود. الکترود بعدی باتری، لیتیوم فلزی خالص است که ماده ی سبکی به حساب می آید.

اما به سه دلیل خوشبینی های تئوریک در این مورد محدودیتهایی دارد: نیاز به ولتاژ زیاد برای شارژ کردن، بهره ی کم نسبت به مقدار انرژی ای که واردِ باتری شده است و عمر چرخه ای کوتاه که حاصلِ ناپایداری در الکترود اکسیژن باتری است. برای حل این معضلات پژوهشگران به فکر اضافه کردن یدیدِ لیتیوم به الکترولیت به عنوان راه حل افتادند. اما نتایج چاپ شده متنافض یکدیگر هستند، بعضی مطالعات نشاندهنده ی افزایش عمر چرخه ای به واسطه ی استفاده از این الکترولیت است در حالی که بقیه ی مطالعات نشان میدهد استفاده از LiI در باتری منجر به واکنشهای برگشت ناپذیر و در نتیجه کاهش تعداد چرخه های ممکن شارژ باتری خواهد شد. در گذشته توجه بیشتر به ارگانیک ها برای عملی کردنِ تکنولوژی باتریهای لیتیوم- هوا بوده است. اما بیشتر این ارگانیکها پایدار نیستند و به همین علت تمرکز بر روی استفاده از یدید لیتیوم که ماده ای غیر ارگانیک است قرار گرفت و بعضی از مقاله ها عنوان کردند که باتریها عمرِ چرخه ی آنها به چندین هزار بار افزایش یافته است. اما دیگران مخالفت کرده اند و آزمایشهای آنها نشان میدهد که این ماده به باتری آسیب میزند. در این پژوهش چگونگی تاثیر یدید لیتیوم بر روی این پروسه با حضور و بدون حضور آب توضیح داده شد، مقایسه ای که در انتها بسیار ارزشمند به حساب آمد. 

این تیم با استفاده از روشهایی کاملا متفاوت با دیگر گروه ها نقش LiI را در تخلیه باتری های لیتیوم-هوا مورد بررسی قرار داد. یک سری از آزمایش ها به وسیله ی موادی خارج از باتری انجام شد که به پژوهشگران این امکان را داد تا به بخشی از واکنش که خواهان آن هستند تمرکز کنند. در ادامه از اسپکتروسکوپی در ناحیه ی مرئی و فرابنفش برای مطالعه ی واکنش ها استفاده شد. هر دو مرحله منجر به ساخت ترکیبات جدیدی از لیتیوم مانند LiOH (لیتیوم هیدروکسید) در حضور LiI و آب میشود. این مطالعه راهی برای انتخاب ترکیبی متفاوت از LiI برای جلوگیری از واکنشهای ناخواسته در اختیار پژوهشگران قرار میدهد و همچنین جزئیات کامل مکانیزمهای اتفاق افتاده در باتری را به طور کامل مورد بررسی قرار میدهد. به گفته ی دانشمندان هنوز مفاهیم بسیار زیادی باقی مانده که باید فهمیده شود و یک مقاله نمیتواند تمام مشکلات را حل کند اما پیشرفت در این زمینه به طور مداوم در حال انجام است. 

این مقاله در مجله ی Energy and Environmental Science چاپ شده است که در گروه ج مجلات برتر فدراسیون سرآمدان قرار دارد و به محققان ایرانی برای چاپ مقالات خود در این مجله تا سقف 100 میلیون ریال تشویقی پرداخت می گردد.

برای مشاهده این مقاله لینک مقاله را کلیک نمایید.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)