افزایش امنیت و طول عمر باتری‌ های لیتیوم یونی با پلیمر خود ترمیم

در راستای ساخت باتری‌های لیتیوم-یون امن تر یک تیم از مهندسان دانشگاه ایلینویز (UI) از یک پلیمر جامد به عنوان الکترولیت استفاده کرده‌اند که نه تنها می‌تواند خودش را ترمیم کند بلکه بدون نیاز به دماهای بسیار بالا و اسیدهای قوی قابل بازیافت می‌باشد. با استفاده از یک پلیمر با خاصیت “اتصال عرضی”، الکترولیت جدید با افزایش درجه حرارت بجای آنکه بشکند سخت تر می‌شود.

به گزارش سرویس اخبار علمی تک نیوز به نقل از دانشگاه illinois، باتری‌های لیتیوم-یونی یکی از موفق ترین و مدرن ترین فناوری‌های ذخیره انرژی در دنیای امروزی می‌باشد که بدون وجود آنها استفاده از تلفن‌های هوشمند و خودروهای الکتریکی امکان پذیر نبود اما این باتری‌ها هم چنان جای پیشرفت دارند. یکی از مشکلات این باتری‌ها ساختار شاخه مانند (دندریت‌ها) فلز لیتیوم جامد می‌باشد که در چرخه شارژ شدن و خالی شدن رشد می‌کنند و به همین دلیل عمر باتری‌ها به مرور زمان کاهش می‌یابد و در موارد حاد تر باعث انفجار باتری‌ها می‌شود.

یکی دیگر از دلایل انفجار باتری‌های لیتیوم-یونی استفاده از الکترولیت مایع می‌باشد که با الکترودها واکنش شیمیایی داده و موجب انفجار باتری‌ها می‌شود. استفاده از پلیمرهای جامد و سرامیک به عنوان الکترولیت یکی از روش‌های جایگزین می‌باشد اما به گفته برایان جینگ، دانشجوی ارشد دانشگاه ایلینویز، این مواد در دمای بالای باتری ذوب می‌شوند. همچنین این مواد موادی شکننده هستند و حفظ ارتباط بین الکترولیت و الکترود بسیار دشوار می‌شود.

یکی از دیگر از روش‌ها استفاده از رشته‌های پلیمری اتصال عرضی برای ایجاد لاستیک لیتیومی رسانا می‌باشد که عمر بیشتری نسبت به الکترولیت های سفت و سخت دارد اما خود ترمیم نمی‌باشند و همچنین بازیافت آنها نیز بسیار سخت و دشوار است.

مهندسان دانشگاه ایلینویز برای حل این مشکل یک روش اتصال عرضی را بوجود آوردند که در آن از واکنش تبادل استفاده شده‌است به نحوی که رشته‌های پلیمیری در میان آن قرارگرفته‌است. این بدان معنی است که پلیمر در دماهای بالا سفت و سخت می‌شود و قابلیت خود ترمیمی نیز دارد و در نتیجه رشد دندریت ها بسیار کاهش می‌یابد.

همچنین به عنوان یکی دیگر از مزیت‌های این روش می‌توان گفت که برای بازیافت این پلیمر دیگر نیازی به اسیدهای قوی یا دماهای بسیار بالا وجود ندارد و می‌توان این پلیمر را در آب حل کرد. اما باید گفت استفاده از این فناوری هم‌اکنون عملی نیست. کریستوفر ایوانز، سرپریت تیم مهندسان می‌گوید: “ما از یک شیمی خاص و یک پیوند شیمیایی خاص تر استفاده کرده ایم و فکر می‌کنیم این روش می‌تواند توسط دیگر شیمیدانان برای تقویت خواص مکانیکی و رسانایی دیگر مواد مورد استفاده قرارگیرد.” دیگر خبرهای جدید را در صفحه اخبار فناوری جدید دنبال کنید.