راهکار محققان دانشگاه تهران برای بهبود عملکرد باتری های لیتیوم-یونی
برتریها: محققان دانشکدگان فنی دانشگاه تهران در مطالعه ای برای نخستین بار روشی نوین برای بهبود عملکرد باتری های ساختاری لیتیوم-یونی ارائه کردند.
به گزارش برتریها به نقل از دانشگاه تهران، نتایج پژوهشی که به سرپرستی دکتر مجتبی حقیقی یزدی، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشکدگان فنی دانشگاه تهران و با همکاری پویا گرجی، دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک دانشگاه تهران و دکتر مارال قهرمانی، عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس انجام شده است، نشان داده است که استفاده از موادی همچون بایندر پلی یورتان (Polyurethane) و جمع کننده های جریان فیبر کربنی در الکترودهای LiFePO₄ باتری های لیتیوم-یونی، می تواند به ظرفیت ذخیره سازی انرژی، پایداری چرخه ای و کارآمدی کلی این باتری ها کمک نماید.
دکتر حقیقی یزدی و سرپرست گروه تحقیقاتی در رابطه با کارآمدی باتری های لیتیوم-یونی اظهار داشت: «باتری های لیتیوم-یونی به علت مزایایی نظیر چگالی انرژی بالا، عمر طولانی و کارآمدی مناسب، نقشی کلیدی در تأمین انرژی ابزارهای الکترونیکی و خودرو های الکتریکی ایفا می کنند. اما این باتری ها گرفتار چالش هایی چون کاهش ظرفیت با گذشت زمان و پایداری ضعیف در شرایط دمایی مختلف هستند. در مطالعه اخیر سعی شده است که با عرضه راهکاری نوین، این چالش ها تا حدودی رفع گردد.»
وی در مورد نحوه انجام این پژوهش اظهار داشت: «در این پژوهش، از بایندرهای PU و PVDF-HFP-g-PSSA بعنوان جایگزین بایندرهای سنتی استفاده شده است. بایندرها بعنوان چسباننده های اجزای الکترود، اهمیت بالای ی در استقامت مکانیکی و کارآمدی الکتروشیمیایی ایفا می کنند. این بایندرها با کاهش غلظت قطبیت (Concentration Polarization) مسیرهای همواری را برای انتقال یون لیتیوم درون الکترود فراهم می کنند. همینطور با انعطاف پذیری بالا و مقاومت شیمیایی و مکانیکی قابل توجه، از تخریب ساختار کاتدها و جدا شدن مواد فعال الکترودی از سطح جمع کننده های جریان ناشی از نوسانات حجمی الکترودها که به طور عمده در اثر ورود و خروج مکرر یون ها در چرخه های شارژ و دشارژ رخ می دهد، می توانند عملکرد بهتری نسبت به بایندرهای رایج داشته باشند.»
دکتر حقیقی اضافه کرد: «از سوی دیگر، در این مطالعه جمع کننده جریان فیبر کربنی جایگزین مواد سنتی مانند آلومینیوم و مس شده است. این ماده به علت سبکی، مقاومت در مقابل خوردگی و رسانایی بالا و همینطور امکان ذخیره انرژی به علت ساختار کربنی، نقش مهمی در کاهش وزن باتری و افزایش کارآمدی آن ایفا می کند. ترکیب هم زمان این دو نوآوری سبب شده است که عملکرد الکتروشیمیایی و مکانیکی الکترودهای LiFePO₄ به صورت قابل توجهی بهبود یابد.»
دکتر حقیقی یزدی در ادامه عنوان کرد: «آزمایش های انجام شده در این پژوهش نشان داده اند که استفاده از بایندرهای PU و PVDF-HFP-g-PSSA و جمع کننده های جریان فیبر کربنی، ظرفیت ذخیره سازی انرژی و تعداد چرخه های شارژ و دشارژ باتری را به صورت قابل توجهی بهبود می بخشد. این ترکیب نوین همینطور سبب افزایش طول عمر باتری و بهبود پایداری مکانیکی آن در ابعاد ماکرو و میکرو می شود. افزون بر این، استفاده از این مواد در باتری لیتیوم-یونی، هزینه های تولید این باتری را هم می کاهد.»
وی تاکید کرد: «این یافته ها می توانند در ساخت تجهیزات مختلفی همچون خودروی الکتریکی، هواپیما، ماهواره، سامانه ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ و ابزارهای الکترونیکی پیشرفته مورد استفاده قرار گیرند. کاهش وزن باتری، افزایش کارآمدی و بهبود پایداری چرخه ای همچون مزایای کلیدی این دستاوردها محسوب می شوند.»
مقالات منتج از این پژوهش در نشریات Journal of Energy Storage و ACS Applied Energy Materials انتشار یافته و از اینجا و اینجا در دسترس می باشد.
منبع: bartariha.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد راهکار محققان دانشگاه تهران برای بهبود عملکرد باتری های لیتیوم-یونی