نظارت دقیق بر پیری باتری با روش NMR مقدور شد_سیاه پوش

محققان آزمایشگاه ملی آرگون، روشی نوین برای برسی دقیق روال پیری در باتری‌های لیتیوم-یون معارفه کرده‌اند. این روش که بر پایه طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR) محکم است، امکان بازدید تغییرات شیمیایی درون باتری‌ها را در طول زمان و در شرایط گوناگون فراهم می‌آورد.

به نقل از دپارتمان اخبار علمی رسانه فناوری تکنا، باتری‌های لیتیوم-یون به گفتن منبع انرژی در تعداد بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی و خودروهای برقی مورد منفعت گیری قرار می‌گیرند. با این حال، یکی از چالش‌های مهم در این باتری‌ها، افت تدریجی ظرفیت و کارایی آن‌ها در طول زمان است که به گفتن پیری باتری شناخته می‌بشود. برای بهبود کارکرد و طول عمر باتری‌ها، فهمیدن عمیق از فرایندهای شیمیایی که تبدیل پیری خواهد شد، الزامی است.

طیف‌سنجی NMR، که شباهت بسیاری به تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) در پزشکی دارد، به محققان اجازه می‌دهد تا تغییرات در ساختار اتمی مواد را با دقت زیاد بالا بازدید کنند. در این روش، از میدان‌های مغناطیسی قوی برای تشکیل سیگنال‌هایی از هسته‌های اتمی منفعت گیری می‌بشود که این سیگنال‌ها حاوی اطلاعات ارزشمندی درمورد محیط شیمیایی اطراف هسته‌ها می باشند.

محققان با منفعت گیری از طیف‌سنجی NMR توانسته‌اند تغییرات شیمیایی را در باتری‌های لیتیوم-یون، به اختصاصی باتری‌هایی که از آند سیلیکونی منفعت گیری می‌کنند، به طور دقیق رصد کنند. آند سیلیکون به علت ظرفیت بالای ذخیره انرژی، مورد دقت تعداد بسیاری از پژوهشگران قرار دارد، اما چالش‌هایی همانند افزایش حجم و عکس العمل‌های جانبی با الکترولیت، علتکاهش عمر این نوع باتری‌ها می‌بشود.

با منفعت گیری از این روش، محققان توانستند تغییرات در ساختار کریستالی مواد را در طول چرخه‌های شارژ و دشارژ مشاهده کنند. با فهمیدن بهتر فرایندهای شیمیایی که در باتری رخ خواهند داد، محققان می‌توانند راهکارهایی برای بهبود کارکرد و طول عمر باتری‌ها اراعه دهند. به گفتن مثال، در این تحقیق، محققان با اضافه کردن نمک منیزیم به الکترولیت، توانستند از راه اندازی برخی ترکیبات نامطلوب که علتکاهش ظرفیت باتری خواهد شد، جلوگیری کنند.

تکنیک طیف‌سنجی NMR می‌تواند به گفتن یک ابزار قوی برای گسترش نسل جدیدی از باتری‌های لیتیوم-یون با کارکرد بهتر و عمر طویل‌تر مورد منفعت گیری قرار گیرد. این چنین، این روش می‌تواند در بازدید دیگر انواع باتری‌ها همانند باتری‌های حالت جامد و سدیم-یون نیز کاربرد داشته باشد.
برای مشاهده تازه ترین خبرها به صفحه اخبار علمی رسانه تکنا مراجعه کنید.