رمز ترکخوردگی باتریها کشف شد
پژوهشگران دانشگاه شیکاگو و آزمایشگاه ملی آرگون موفق شدند دلیل اصلی ترکخوردگی و فرسودگی باتریهای لیتیوم یون نسل جدید را شناسایی کنند، مشکلی که با کاهش ظرفیت، کوتاه شدن عمر مفید و در موارد نادر با خطرات ایمنی مانند آتشسوزی مرتبط است.
به گزارش برنا، مطالعهای که نتایج آن در نشریه Nature Nanotechnology منتشر شده نشان میدهد مواد کاتد تکبلوری (single crystal cathodes) باوجود طراحی برای جلوگیری از شکستهای شناختهشده به دلیل مکانیزم مکانیکی تازهای که پیش از این نادیده گرفته شده بود ترک میخورند. این مکانیزم با نحوه واکنشهای داخلی ذرات منفرد مرتبط است و فشارهای مکانیکی بسیار کوچک میتوانند در طول زمان باعث ترکخوردگی شوند.
به گفته خلیل امین، استاد مشترک دانشگاه شیکاگو و محقق برجسته آزمایشگاه آرگون الکترونیزه شدن جامعه به مشارکت همگان نیاز دارد. اگر مردم به ایمنی و دوام باتریها اعتماد نکنند، تمایلی به استفاده از آنها نخواهند داشت.
باتریهای سنتی لیتیوم یون که از مواد Ni rich چندبلوری (polycrystalline Ni rich materials یا PC NMC) در کاتد خود استفاده میکردند مدتهاست که دچار ترکخوردگی میشوند. برای رفع این مشکل محققان اخیرا به مواد لایهای تکبلوری Ni rich (SC NMC) روی آوردهاند. با این حال این مواد جدید بهطور مداوم بهبودهای مورد انتظار در دوام یا عملکرد را ارائه نکردهاند.
ژینگ وانگ، نویسنده اول این مطالعه و دانشجوی دکترای دانشگاه شیکاگو در چارچوب برنامه GRC و تحت نظر آزمایشگاه شایرلی منگ برای ذخیره و تبدیل انرژی و تیم فناوری پیشرفته باتری خلیل امین دلیل این مشکل را شناسایی کرد.
محققان دریافتند قواعد طراحی توسعهیافته برای کاتدهای چندبلوری به اشتباه برای مواد تکبلوری اعمال شدهاند، در حالی که رفتار این دو نوع ماده در شرایط عملیاتی کاملا متفاوت است.
وانگ همچنین توضیح داد که کبالت برخلاف نیکل و منگنز در افزایش دوام باتریها نقش مثبتی دارد، اما قیمت آن بالاتر است. گام بعدی تیم تحقیقاتی یافتن موادی با هزینه کمتر است که بتوانند همان مزایای کبالت را ارائه دهند.
امین در این باره گفت: پیشرفتها به صورت چرخهای اتفاق میافتند؛ یک مشکل را حل میکنید و سپس به سراغ بعدی میروید. یافتههای این مطالعه همکاریمحور میتواند به محققان آینده در آزمایشگاه آرگون دانشگاه شیکاگو و دیگر مراکز کمک کند تا مواد ایمنتر و با عمر طولانیتر برای باتریهای فردا تولید کنند.
انتهای پیام/
