محققان از آب برای ایجاد یک سلول باتری EV امن‌تر و بادوام‌تر استفاده می‌کنند.

منتشر شده در thenextweb به تاریخ ۱۰ دسامبر ۲۰۲۱
لینک منبع Researchers use water to create a safer and more durable EV battery cell

باتری‌های لیتیوم یون کاتالیزور خودروهای الکتریکی ما هستند، اما کامل نیستند. به طور خاص، یکی از معایب اصلی آن‌ها التهاب پذیری الکترولیت‌های آلی است که در حال حاضر برای تولید آن‌ها استفاده می‌شود.

خوشبختانه، امیدی در راه است. تیمی از محققان آلمانی و ژاپنی راه حلی برای رفع این مشکل با جایگزینی الکترولیت‌های آلی با الکترولیت‌های آبی (مبتنی بر آب) ارائه کرده‌اند.

ساده به نظر می‌رسد، اما اینطور نیست.

در نظر اول، استفاده از آب به نظر یک پاسخ بسیار ساده برای مشکل است-آب به طور پیش‌فرض قابل‌اشتعال است.

اما در واقع، ادغام الکترولیت‌های آبی در یک سلول باتری از سال ۱۹۹۴، زمانی که این ایده برای اولین بار توسط دانشمندان W Li و J R آزمایش شد، مشکل‌ساز شده‌است. دان.

مشکل چیست؟

عیب اصلی باتری‌های لیتیوم-یونی آبی، چگالی انرژی کم‌تر آن‌ها در مقایسه با باتری‌های معمولی است.

این مشکل از پنجره پایداری الکتروشیمیایی باریک الکترولیت‌های آبی سرچشمه می‌گیرد، بنابراین بیایید لحظه‌ای وقت بگذاریم تا توضیح دهیم که چرا این پنجره اندازه‌گیری پیچیده بسیار مهم است.

درک شیمی مساله

الکترولیت وسیله‌ای است که حرکت یون‌های لیتیوم بین کاتد (الکترود مثبت) و آند (الکترود منفی) را ممکن می‌سازد - اساسا چیزی که کل فرآیند الکتروشیمیایی مورد نیاز برای کار با باتری EV را تسهیل می‌کند.

در حال حاضر، ما به یک الکترولیت با پنجره پایداری الکتروشیمیایی بزرگ نیاز داریم، که به این معنی است که در طول فعل و انفعال آن با کاتد و آند در ولتاژهای بالا مورد نیاز برای عملکرد موثر باتری، اکسید یا کاهش نخواهد یافت.

مساله الکترولیت مبتنی بر آب این است که وقتی صحبت از آند می‌شود، پنجره بسیار کوچکی دارد. به همین دلیل، آن واکنش می‌دهد و گازهای هیدروژن و اکسیژن نامطلوبی تولید می‌کند.

و اگرچه محققان در گذشته مواد مختلفی را برای آند آزمایش کرده بودند تا از این مساله اجتناب کنند، اما قادر به گسترش چشمگیر پنجره الکتروشیمیایی نبودند و به نوبه خود، چگالی انرژی باتری را بیش از ۱۰۰ کیلووات ساعت بر کیلوگرم افزایش دادند.

تحقیق جدید چه چیزی را به ارمغان می‌آورد؟

همانطور که ممکن است حدس زده باشید، محققان موفق به توسعه یک ماده آند جدید با «سطح عملکرد قابل‌توجه» شدند.

آن‌ها یک اکسید مولیبدن ناپایدار و نانوسایز با ساختار سنگ-نمک ایجاد کرده‌اند، که ظرفیت انرژی بالاتر و طول عمر طولانی‌تر را نشان می‌دهد.

به طور خاص، حتی زمانی که باتری ۲۰۰۰ بار شارژ شد، ظرفیت آن کم‌تر از ۳۰٪ افت کرد-در حالی که برای باتری‌های لیتیوم-یونی معمولی افت آن بیش از ۴۵٪ بعد از ۱۴۰۰ چرخه عمر است.

این ماده جدید همچنین توانسته چگالی انرژی باتری را در ۱۰۷ کیلووات ساعت بر کیلوگرم افزایش دهد، اگرچه این مقدار همچنان در مقایسه با باتری‌های لی یون فعلی در حدود ۲۰۰ کیلووات ساعت بر کیلوگرم کم‌تر است.

تیم تحقیق اذعان دارد که فن‌آوری جدید آن‌ها در حال حاضر تراکم انرژی و ولتاژ کمتری را ارائه می‌دهد، اما باور دارند که مطالعه آن‌ها « راهی را برای توسعه باتری‌های با انرژی بالا، با دوام و ایمن براساس اکسیده‌ای پایدار و نانو با راه‌حل‌های الکترولیت آبی باز می‌کند.»

اما من به شخصه برای آینده‌ای که کمتر قابل اشتعال باشد، به هیجان آمده‌ام.

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات علمی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.