افزایش طول عمر باتری‌ها با افزودن یک لایه محافظ جدید

به گزارش ایسنا، انتقال به انرژی‌های تجدیدپذیر نیازمند روش‌های کارآمد برای ذخیره مقادیر زیادی برق است.

به نقل از تک اکسپلور، پژوهشگران «دانشگاه فنی مونیخ»(TUM) روش جدیدی ابداع کرده‌اند که می‌تواند طول عمر باتری‌های روی-یون آبی را تا چندین برابر افزایش دهد. بنابراین به جای این که باتری‌ها فقط چند هزار چرخه دوام بیاورند، اکنون می‌توانند چند صد هزار چرخه شارژ و دشارژ را تحمل کنند.

کلید این نوآوری، یک لایه محافظ ویژه برای آند فلز روی در باتری‌ها است. این لایه می‌تواند مشکلات پیشین را از جمله رشد ساختارهای سوزن‌مانند فلز روی موسوم به «دندریت روی» و واکنش‌های جانبی ناخواسته عامل تشکیل هیدروژن و خوردگی برطرف کند.

این گروه پژوهشی به سرپرستی پروفسور «رونالد فیشر»(Roland Fischer) استاد دانشکده علوم طبیعی دانشگاه فنی مونیخ، از یک ماده منحصربه‌فرد برای رسیدن به این هدف استفاده کرده‌اند. این ماده یک پلیمر آلی متخلخل به نام «TpBD-2F» است. این ماده یک لایه پایدار، بسیار نازک و بسیار منظم را روی آند فلز روی تشکیل می‌دهد که به یون‌های فلز روی کمک می‌کند تا به طور موثر در نانوکانال‌ها جریان داشته باشند و در عین حال، آب را از آند دور نگه دارند.

«دا لی»(Da Lei) دانشجوی مقطع دکتری و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: باتری‌های روی-یون با این لایه محافظ جدید می‌توانند جایگزین باتری‌های لیتیوم-یون در کاربردهای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ مانند ترکیب با نیروگاه‌های خورشیدی یا بادی شوند. این باتری‌ها عمر طولانی‌تری دارند و ایمن‌تر هستند. همچنین، فلز روی هم ارزان‌تر و هم در دسترس‌تر از لیتیوم است.

اگرچه لیتیوم اولین انتخاب برای وسایل نقلیه الکتریکی و دستگاه‌های قابل حمل است اما هزینه بالاتر و اثرات زیست‌محیطی آن باعث می‌شود که برای ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ، جذابیت کمتری داشته باشد.

فیشر گفت: این یک نتیجه پژوهشی دیدنی است. ما نشان دادیم که روش شیمیایی توسعه‌یافته توسط لی نه تنها کار می‌کند، بلکه قابلیت کنترل نیز دارد. ما به عنوان پژوهشگر بنیادین، در درجه اول به اصول علمی جدید علاقه‌مندیم و یکی از آنها را در این پژوهش کشف کرده‌ایم. ما نمونه اولیه را به شکل سلول دکمه‌ای توسعه داده‌ایم. من دلیلی نمی‌بینم که یافته‌های ما به برنامه‌های بزرگ‌تر منتقل نشود. اکنون، این بر عهده مهندسان است که ایده را بپذیرند و فرآیندهای تولید مناسب را توسعه دهند.

این پژوهش در مجله «Advanced Energy Materials» به چاپ رسید.