راهکار محققان دانشگاه تهران برای بهبود عملکرد باتری های لیتیوم-یونی
به گزارش دانلود عکس، محققان دانشکدگان فنی دانشگاه تهران در مطالعه ای برای نخستین بار روشی نوین برای بهبود عملکرد باتری های ساختاری لیتیوم-یونی عرضه کردند.
به گزارش دانلود عکس به نقل از دانشگاه تهران، نتایج پژوهشی که به سرپرستی دکتر مجتبی حقیقی یزدی، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشکدگان فنی دانشگاه تهران و با همکاری پویا گرجی، دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک دانشگاه تهران و دکتر مارال قهرمانی، عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس انجام شده است، نشان میدهد که استفاده از موادی همچون بایندر پلی یورتان (Polyurethane) و جمع کننده های جریان فیبر کربنی در الکترودهای LiFePO₄ باتری های لیتیوم-یونی، می تواند به ظرفیت ذخیره سازی انرژی، پایداری چرخه ای و کارآیی کلی این باتری ها کمک نماید.
دکتر حقیقی یزدی و سرپرست گروه تحقیقاتی درباره ی کارآیی باتری های لیتیوم-یونی اظهار داشت: «باتری های لیتیوم-یونی به سبب مزایایی نظیر چگالی انرژی بالا، عمر طولانی و کارآیی مناسب، نقشی کلیدی در تامین انرژی ابزارهای الکترونیکی و خودرو های الکتریکی ایفا می کنند. اما این باتری ها گرفتار چالش هایی چون کاهش ظرفیت در طی زمان و پایداری ضعیف در وضعیت دمایی مختلف هستند. در مطالعه اخیر سعی شده است که با ارائه راهکاری نوین، این چالش ها تا حدودی رفع گردد.»
وی درباب نحوه انجام این پژوهش اظهار داشت: «در این پژوهش، از بایندرهای PU و PVDF-HFP-g-PSSA به عنوان جایگزین بایندرهای سنتی استفاده شده است. بایندرها به عنوان چسباننده های اجزای الکترود، نقش برجسته ی در استواری مکانیکی و کارآیی الکتروشیمیایی ایفا می کنند. این بایندرها با کاهش غلظت قطبیت (Concentration Polarization) مسیرهای همواری را برای انتقال یون لیتیوم درون الکترود فراهم می کنند. همین طور با انعطاف پذیری بالا و مقاومت شیمیایی و مکانیکی قابل توجه، از تخریب ساختار کاتدها و جدا شدن مواد فعال الکترودی از سطح جمع کننده های جریان ناشی از نوسانات حجمی الکترودها که عمدتا در اثر ورود و خروج مکرر یون ها در چرخه های شارژ و دشارژ رخ می دهد، می توانند عملکرد بهتری نسبت به بایندرهای رایج داشته باشند.»
دکتر حقیقی اضافه کرد: «از سوی دیگر، در این مطالعه جمع کننده جریان فیبر کربنی جایگزین مواد سنتی مانند آلومینیوم و مس شده است. این ماده به سبب سبکی، مقاومت در مقابل خوردگی و رسانایی بالا و همین طور امکان ذخیره انرژی به سبب ساختار کربنی، نقش مهمی در پایین آوردن وزن باتری و افزایش کارآیی آن ایفا می کند. ترکیب هم زمان این دو نوآوری سبب شده است که عملکرد الکتروشیمیایی و مکانیکی الکترودهای LiFePO₄ بطور قابل توجهی بهبود یابد.»
دکتر حقیقی یزدی در ادامه گفت: «آزمایش های انجام شده در این پژوهش نشان داده اند که استفاده از بایندرهای PU و PVDF-HFP-g-PSSA و جمع کننده های جریان فیبر کربنی، ظرفیت ذخیره سازی انرژی و تعداد چرخه های شارژ و دشارژ باتری را بطور قابل توجهی بهبود می بخشد. این ترکیب نوین همین طور موجب افزایش طول عمر باتری و بهبود پایداری مکانیکی آن در ابعاد ماکرو و میکرو می شود. افزون بر این، استفاده از این مواد در باتری لیتیوم-یونی، هزینه های تولید این باتری را نیز می کاهد.»
وی تاکید کرد: «این یافته ها می توانند در ساخت تجهیزات مختلفی همچون خودروی الکتریکی، هواپیما، ماهواره، سامانه ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ و ابزارهای الکترونیکی پیشرفته مورد استفاده قرار گیرند. کاهش وزن باتری، افزایش کارآیی و بهبود پایداری چرخه ای همچون مزایای کلیدی این دستاوردها محسوب می شوند.»
مقالات منتج از این پژوهش در نشریات Journal of Energy Storage و ACS Applied Energy Materials انتشار یافته و از اینجا و اینجا دردسترس است.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب