مدت زمان شارژ باتری‌ لیتیومی از چند ساعت به چند دقیقه می رسد

عصرایران؛ محمد مهدی حیدرپور - باتری یون لیتیوم یکی از رایج‌ترین مدل های مورد استفاده برای تامین نیروی دستگاه های الکترونیکی مانند موبایل هوشمند است. احتمالا بارها باتری دستگاه خود را به واسطه اتمام شارژ بی موقع نفرین کرده اید اما شاید در آینده نزدیک شرایط تغییر کند. پژوهشگران دانشگاه پوردو ماده جدیدی را از نانوذرات اکسید قلع توسعه داده اند که می تواند مدت زمان چند ساعته شارژ باتری یون لیتیوم را به چند دقیقه کاهش دهد. 

به گزارش "گروه علم و فناوری" عصرایران، پژوهشگران دانشگاه پوردو آندی را توسعه داده اند که از نانوذرات اکسید قلع به جای گرافیت استفاده می کند. از نظر تئوری این ماده جدید ظرفیت شارژ گرافیت را تقریبا دو برابر می کند که در حال حاضر به 372 میلی‌آمپر ساعت در هر گرم محدود شده است.

پژوهشگران نشان داده اند که آند نانوذرات اکسید قلع می تواند در 30 دقیقه شارژ شود و ظرفیت 430 میلی‌آمپر ساعت در هر گرم داشته باشد که بالاتر از بیشینه تئوری یک آند گرافیت شارژ شده به مدت 10 ساعت است. شاید جذاب‌ترین جنبه این ماده جدید روند نسبتا ساده تولید شبکه منظم از نانوذرات اکسید قلع به هم پیوسته برای آند باشد. بر همین اساس، تولید تجاری می تواند نسبتا آسان باشد. این فرایند شامل افزودن یک پیش ماده آلکوکسید قلع به آب جوش و سپس حرارت دادن نانوذرات تا 400 درجه سانتیگراد است. پیش ماده آلکوکسید قلع جامد از نظر مقرون به صرفه بودن و دسترسی گسترده ماده ای قابل مقایسه با آلکوکسید تیتانیوم است.

گرمایش 400 درجه سانتیگراد موجب می شود تا نانوذرات اکسید قلع یک ساختار شبکه ای دارای منفذ را شکل دهند که به ماده امکان انبساط و انقباض طی چرخه های شارژ و تخلیه شارژ را می دهد. به گفته "وینودکومار اتاچری"، پژوهشگر فوق دکترا در دانشگاه پوردو، این فضاها از اهمیت ویژه ای برای ساختار برخوردار هستند. بدون در اختیار داشتن منافذی با اندازه مناسب و اتصال بین نانوذرات اکسید قلع، باتری کارایی نخواهد داشت.

سالیان متمادی است که پژوهشگران در تلاش برای جایگزینی گرافیت در آندها با نانوساختارهای سیلیکونی هستند. این در شرایطی است که آنها متوجه شده اند سیلیکون بدون رسیدگی ویژه ترک می خورد و به جای افزایش ظرفیت پس از تنها چند بار چرخه شارژ و تخلیه شارژ می شکند. نانوساختار سیلیکونی توانایی ماده برای مقاومت و انبساط و انقباض را افزایش داد اما هیچ‌گاه به توانایی گرافیت دست نیافت.

به گفته پژوهشگران دانشگاه پوردو، شبکه نانوذرات اکسید قلع طی 100 چرخه شارژ و تخلیه شارژ مورد آزمایش قرار گرفته است. اگر آنها بتوانند چرخه ها را به بیش از 6000 هزار برسانند احتمالا توجهات بیشتری را در جامعه پژوهشی درمقایسه با نانوساختار سیلیکونی به سوی خود جلب خواهند کرد. تولید این ماده جدید نیز آسان‌تر به نظر می رسد.

کعبه زرتشت در نقش‌رستم فارس در دوره قاجار (عکس)

تماشاخانه

سورنا ؛ پهلوان نام‌دار سیستانی و قهرمان نبرد ایران و روم / مشهورترین فرمانده ایرانی و سرنوشت تلخی که داشت

۲۵ سال تلاش و عاشقی برای میراث فرهنگی ایران / این زن قلعه الموت را جهانی کرد

فیلم های دیگر