یک روش جدید و سریع برای تولید باتری های سدیم-یون
مهندس وب: محققان کره جنوبی یک روش سریع و آسان را برای تولید مواد آند باتری های سدیم-یون ابداع نموده اند.
به گزارش مهندس وب به نقل از ایسنا، یک گروه پژوهشی حوزه فناوری، فرآیندی را ابداع نموده اند که با بهره گیری از گرمایش القایی مایکروویو، آندهای کربن سخت را برای باتری های سدیم-یون آماده می کند.
به نقل از تک اکسپلور، یکی از باتری های ثانویه نسل بعدی، باتری سدیم-یون است که از سدیم بجای لیتیوم استفاده می نماید. فراوانی سدیم -عنصر اصلی نمک- ۱۰۰۰ برابر بیش از لیتیوم است و استخراج و تصفیه آسان تری دارد. علاوه بر این، واکنش پذیری پایین تر آن در مقایسه با لیتیوم به مفهوم پایداری الکتروشیمیایی بیشتر هنگام استفاده برای باتری هاست که موجب می شود برای پروسه شارژ و دشارژ سریع مطلوب تر باشد و در عین حال، عملکرد باتری را حتی در دماهای پایین حفظ کند.
با توجه به این مزایا، باتری های سدیم-یون به سبب پیچیدگی پروسه تولید، با چالش های مهمی همچون چگالی انرژی کمتر و طول عمر کمتر در مقایسه با باتری های لیتیوم-یون روبه رو هستند. اندازه بزرگ تر یون های سدیم در مقایسه با لیتیوم، استفاده از کربن سخت را که پایه فعلی مواد آند است، به یک امر ضروری تبدیل می کند.
کربن سخت در طبیعت یافت نمی شود و به این علت باید آنرا ساخت. پروسه آماده سازی بسیار پیچیده است و به مواد هیدروکربنی -اجزای اصلی گیاهان و پلیمرها- نیاز دارد که طی دوره های طولانی در یک محیط بدون اکسیژن و تحت دمای بالاتر از ۱۰۰۰ درجه سلسیوس گرم شوند. این پروسه «کربنیزاسیون» هم از نظر اقتصادی و هم از نظر زیست محیطی سنگین است و به این علت، یک مانع بزرگ برای تجاری سازی باتری های سدیم-یون بشمار می رود.
از میان خیلی از گروه هایی که برای حل این چالش تلاش می کنند، گروهی از محققان «موسسه تحقیقات الکتروتکنولوژی کره جنوبی»(KERI) روش گرمایش سریع را با بهره گیری از فناوری مایکروویو پیشنهاد کردند. آنها ابتدا بوسیله ادغام پلیمرها با مقادیر کمی از نانولوله های کربنی بسیار رسانا، لایه هایی را ایجاد کردند. سپس، یک میدان مغناطیسی مایکروویو را روی لایه ها اعمال کردند تا جریان هایی را در نانولوله های کربنی القاء کنند و لایه ها را بطور انتخابی فقط در ۳۰ ثانیه تا بالاتر از ۱۴۰۰ درجه سلسیوس گرم کنند.
این گروه پژوهشی طی سال ها بررسی، فناوری ای را برای عملیات حرارتی یکنواخت لایه های نازک رسانا مانند فلزات با بهره گیری از میدان های مغناطیسی مایکروویو توسعه داده اند. این فناوری در فرآیندهای صنعتی مانند نمایشگرها و نیمه رساناها توجه زیادی را به خود جلب کرده است.
کلید موفقیت این گروه پژوهشی در روش «مولتی فیزیک» آنها نهفته است. این تکنیک به محققان کمک کرد تا درک عمیقی را از فرآیندهای پیچیده ای داشته باشند که وقتی یک میدان الکترومغناطیسی در پهنای باند مایکروویو به نانومواد اعمال می شود، یک پروسه جدید را برای تهیه مواد آند باتری سدیم-یون به وجود می آورد.
این گروه پژوهشی قصد دارند به تلاش خود برای بهبود عملکرد مواد آند و توسعه فناوری آن بمنظور تولید انبوه مستمر لایه های کربن سخت با مساحت بزرگ ادامه دهند. آنها معتقدند که فناوری گرمایش القایی مایکروویو در حوزه های دیگر مانند ساخت باتری های حالت تمام جامد نیز قابل استفاده می باشد اما این کار به تحقیقات بیشتری نیاز دارد.
این پژوهش در «Chemical Engineering Journal» به چاپ رسید.
منبع: webengineers.ir
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب