کشف مکانیزم نوین در باتری‌های لیتیومی ذخیره سازی انرژی در باتری‌ها را دگرگون می‌کند_سیاه پوش

محققان دانشگاه منچستر با انجام پژوهش‌های گسترده بر روی گرافن دو لایه، موفق به کشف یک مکانیزم تازه در فرآیند ذخیره‌سازی انرژی در باتری‌های لیتیومی شده‌اند. این کشف نوآورانه می‌تواند تغیرات چشمگیری را در عرصه فناوری باتری و به تبع آن، صنایع وابسته به آن، به همراه داشته باشد.

به نقل از دپارتمان اخبار علمی رسانه فناوری تکنا،، باتری‌های لیتیومی به گفتن یکی از با اهمیت ترین منبع های انرژی در دنیای مدرن شناخته خواهد شد. این باتری‌ها با منفعت گیری از فرآیند بینش‌گذاری یون‌های لیتیوم در ساختار مواد آندی، انرژی الکتریکی را ذخیره می‌کنند. با این حال، فهمیدن کامل مکانیزم‌های دقیق این فرآیند، مدام یکی از چالش‌های مهم محققان بوده است.

در این پژوهش، دانشمندان دانشگاه منچستر با مطالعه‌ی گرافن دو لایه به گفتن یک آند جانشین، به یافته‌های مهمی دست یافته‌اند. آن‌ها مشاهده کرده‌اند که یون‌های لیتیوم به جای ورود اتفاقی به ساختار گرافن، در مرحله های اشکار و سازمان‌یافته‌ای داخل لایه‌های آن خواهد شد. این اتفاق که “مرحله‌بندی درون صفحه‌ای” نامیده می‌بشود، نشان‌دهنده‌ی تعامل های پیچیده و منظم بین یون‌های لیتیوم و ساختار اتمی گرافن است.

پروفسور ایرینا گریگوریهوا، سرپرست این تیم تحقیقاتی، با پافشاری بر اهمیت این کشف، اظهار داشته‌اند: “کشف مرحله‌بندی درون صفحه‌ای، فهمیدن ما از فرآیند بینش‌گذاری لیتیوم را به سطحی کاملاً تازه ارتقا می‌دهد. این یافته مشخص می کند که تعامل های بین یون‌های لیتیوم و ساختار گرافن زیاد پیچیده‌تر از آنچه پیش‌بینی می‌شد است. با فهمیدن عمیق‌تر این مکانیزم، می‌توانیم به طراحی و ساخت باتری‌های لیتیومی با کارایی بالاتر و عمر طویل‌تر امیدوار باشیم.”

اگرچه گرافن دو لایه به علت ساختار منحصر به فرد خود، بینش‌های ارزشمندی را در رابطه فرآیند بینش‌گذاری اراعه می‌دهد، اما محدودیت‌هایی نیز دارد. ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی در گرافن دو لایه نسبت به مواد آندی سنتی همانند گرافیت کمتر است. این کار به علت تعامل های نیرومندتر بین یون‌های لیتیوم در ساختار گرافن دو لایه و در نتیجه، افت فضای قابل دسترس برای یون‌ها است.

با این حال، این تحقیق مشخص می کند که با مطالعه‌ی دقیق‌تر ساختارها و مواد گوناگون، می‌توان به راهکارهایی برای بهبود ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی در باتری‌های لیتیومی دست یافت. به گفتن مثال، می‌توان با طراحی مواد آندی تازه با ساختارهای بهینه شده، امکان ورود تعداد بیشتری یون لیتیوم را فراهم کرد. کشف مکانیزم تازه در فرآیند بینش‌گذاری لیتیوم، گامی مهم در جهت گسترش‌ی باتری‌های لیتیومی با کارکرد بهتر و عمر طویل‌تر است. این دستاورد می‌تواند تغیرات چشمگیری را در صنایع گوناگون از جمله خودروهای برقی، دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی تشکیل کند.