نانولوله کربنی مشکل تورم سیلیکون در باتری ها را رفع ساخت

به گزارش مجله سی نوا، محققان آزمایشگاه ملی نورث وسترن پاسیفیک نانوساختاری ارائه کردند که می تواند بسط و تورم سیلیکون را محدود کند.

نانولوله کربنی مشکل تورم سیلیکون در باتری ها را رفع ساخت

به گزارش گروه فناوری مجله سی نوا، تورم سیلیکون در آند باتری یون لیتیم یکی از مسائل این نوع باتری ها است. محققان با نوآوری، سیلیکون را با نانولوله کربنی و کربن ترکیب نموده و ساختاری ارائه کردند که می تواند به عنوان آند استحکام بالایی داشته باشد.

محققان آزمایشگاه ملی نورث وسترن پاسیفیک (PNNL) میکروکره های سیلیکون حاوی نانولوله کربنی ساختند که قابلیت استفاده در آند باتری یون لیتیم را دارد.

سیلیکون یک ماده جذاب برای ساخت آند در باتری های یون لیتیم است، زیرا می تواند حدود ده برابر بار الکتریکی بیشتر نسبت به گرافیت در هر گرم، نگه دارد. با این حال، سیلیکون دچار تغییر حجم زیادی در حین فرآیند جذب لیتیم و رهایش لیتیم می گردد که این موضوع در نهایت موجب بروز مسائل ساختاری در آند می گردد.

نانوساختار سیلیکون می تواند با مهاجرت درون باتری موجب بروز مسائلی شده و به عملکرد الکتروشیمیایی باتری آسیب بزند.

برای حل این مشکل، محققان آزمایشگاه ملی نورث وسترن پاسیفیک نانوساختاری ارائه کردند که می تواند بسط و تورم سیلیکون را محدود کند. این گروه ساختاری حاوی نانولوله کربنی، سیلیکون و کربن ([email protected]@C) ایجاد کردند که به صورت سلسله مراتبی روی هم قرار گرفته و از تخلخل بالایی برخوردار هستند.

این ساختار که به صورت میکروکره است، از استحکام بالایی برخوردار بوده و در هنگام جذب لیتیم به صورت محدود متورم می گردد.

میکروکره های سیلیکونی دارای استحکام مکانیکی قابل توجهی هستند که دلیل این امر، وجود نانولوله های کربنی است که موجب می گردد تا این میکروکره ها ساختاری شبیه به بافته هایی از جنس کره پیدا نمایند.

نتایج این پژوهش در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است. در این مقاله، محققان نشان دادند که الکترود های ساخته شده با این میکروکره ها می تواند به افزایش ظرفیت انرژی باتری یون لیتیم ختم گردد، باتری هایی که قابلیت استفاده در خودرو های الکترونیکی و دیگر تجهیزات برقی را دارند.

محققان با کنار هم قرار دادن این میکروکره ها که ابعادی در حد 8 میکرومتر دارند، ساختار سیلیکونی متخلخل ساختند. جیسون ژانگ، از محققان این پروژه گفت: یک ماده صلب مثل سنگ، اگر متورم گردد شکسته می گردد، اما ساختار اسفنج مانند، با جذب مواد در داخل خود متورم نمی گردد.

این الکترود سیلیکونی متخلخل با جذب دو برابر بار بیشتر نسبت به گرافیت، کمتر از 20 درصد تورم را تجربه می نماید. این ساختار برخلاف سیلیکون متخلخل، استحکام مکانیکی بالایی از خود به نمایش می گذارد که دلیل آن، وجود نانولوله های کربنی است.

منبع: خبرگزاری دانشجو
انتشار: 4 مرداد 1399 بروزرسانی: 4 مهر 1399 گردآورنده: cinava.ir شناسه مطلب: 677

به "نانولوله کربنی مشکل تورم سیلیکون در باتری ها را رفع ساخت" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "نانولوله کربنی مشکل تورم سیلیکون در باتری ها را رفع ساخت"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید