وجد العلماء طريقة لمضاعفة عمر بطاريات الليثيوم المعدنية ثلاث مرات
تعد بطاريات الليثيوم المعدنية من أكثر أنواع البطاريات الواعدة. بعد كل شيء ، فإن سعتها المحتملة أكبر 10 مرات من بطاريات الليثيوم أيون المماثلة.
لكن الميل المتزايد لتشكيل التشعبات والتدمير المسبب للتآكل للليثيوم المعدني لم يسمح للبطاريات الجديدة بغزو السوق بالكامل.
لكن يبدو أن فريقًا بحثيًا في جامعة رايس قد توصل إلى حل لهذه المشكلة.
اقترحت المجموعة العلمية حلاً أنيقًا إلى حد ما: باستخدام الشريط اللاصق الأكثر شيوعًا وتقنيات الليزر الحديثة ، تمكنوا من تطوير مادة جديدة تمامًا للإلكترود.
بطارية الليثيوم المعدنية وأهم عيوبها
في تصميم بطارية معدن الليثيوم ، يصنع الأنود (الذي يصنع في البطاريات الأخرى من الجرافيت) من معدن الليثيوم النقي.
ونظرًا لأن هذه المادة تحتوي على طاقة محددة متزايدة ، فإن الليثيوم المعدني قادر على زيادة سعة البطارية بمقدار 10 مرات ، بالإضافة إلى تسريع عملية الشحن عدة مرات.
فيما يلي عدد من العيوب المهمة ، وأهمها هو الاتجاه المتزايد لتشكيل ما يسمى التشعبات.
التراكم المعدني ، والذي سيقلل بشكل كبير من السعة الفعلية للبطارية وقد يتسبب في اشتعال البطارية بسبب ماس كهربائي داخلي.
ما اقترحه العلماء
لتقليل معدل تكوين التغصنات ، تم اقتراح الحل التالي:
خذ الشريط اللاصق الأكثر شيوعًا ، وأضف القليل من الجرافين إليه ، ولفه حول جامع التيار النحاسي (وهو جزء من أنود الليثيوم) وقم بمعالجته باستخدام ليزر مضبوط خصيصًا.
في الوقت نفسه ، تم تسخين قطعة العمل إلى درجة حرارة قصوى تبلغ 2026 درجة مئوية ، مما أدى إلى تغيير الخصائص الأصلية لقطعة العمل.
حوّل هذا العلاج الشريط النحاسي إلى بنية مسامية بدأت تتكون أساسًا من السيليكون والأكسجين مع شوائب صغيرة من الجرافين.
أظهرت التجارب على المواد التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة أنها يمكن أن تكون بمثابة غلاف واقي لـ المجمع الحالي ، بينما يمتص وينبعث منه الليثيوم المعدني بشكل نشط وفي نفس الوقت لا يستفز التكوين التشعبات غير المرغوب فيها.
بالإضافة إلى ذلك ، كانت الأكسدة القوية لمعدن الليثيوم مشكلة خطيرة أخرى. هذا قلل بشكل كبير من كفاءة وعمر خدمة بطاريات الليثيوم المعدنية. ولتقليل هذا التأثير ، كان من الضروري زيادة الأنود.
الطلاء الذي تم الحصول عليه أثناء التجربة حل هذه المشكلة أيضًا. بعد كل شيء ، أظهرت الاختبارات التي تم إجراؤها أن عمر الخدمة للنماذج الأولية المختبرة زاد ثلاث مرات على الأقل ، مقارنة بالبطاريات المماثلة بدون طلاء خاص.
في الوقت نفسه ، تحتفظ البطاريات الجديدة بما لا يقل عن 70٪ من سعتها الأصلية بعد 60 دورة شحن وتفريغ ، والتي تعتبر أيضًا نتيجة ممتازة.
يعلق العلماء آمالًا كبيرة على التطوير المستقبلي ويواصلون العمل لتحسين أداء بطاريات الليثيوم المعدنية.
إذا كنت تحب المادة ، فرفع إبهامك وتأكد من الاشتراك! شكرا لاهتمامكم!