ساخت الکترودی کارا برای باتری سولفور لیتیم با نانولوله‌های کربنی
سیناپرس: امروزه برای تأمین انرژی بسیاری از ادوات الکترونیکی نظیر تلفن‌های همراه و حتی خودروهای برقی از باتری‌های یون لیتیم استفاده می‌شود. مقدار انرژی که یک باتری یون لیتیم قادر به ذخیره‌سازی است، محدود بوده و در حال حاضر این ظرفیت در حال رسیدن به نقطه محدودیت نظری خود است.
یکی از گزینه‌های جایگزین، باتری سولفور لیتیم است که قابلیت ذخیره سازی انرژی آن از لحاظ نظری، چهار برابر (2600 Wh kg-1) بیشتر از باتری‌های یون لیتیم است. ضعف باتری‌های سولفور لیتیم آن است که طول عمر کوتاه‌تری نسبت به باتری‌های یون لیتیم دارند، بنابراین در حال حاضر تعداد دفعات شارژ/دشارژ این باتری‌ها کمتر از همتایان یون لیتیمی خود است.
محققان اخیراً نشان دادند که ترکیب گوگرد و نانوساختارهای کربنی می‌تواند مشکل عایق بودن گوگرد را رفع کند. کیانگ ژانگ از محققان دانشگاه سینگوا می‌گوید: «به دلیل هدایت الکتریکی بالا، استحکام مکانیکی مناسب و پایداری شیمیایی نانومواد کربنی، این ترکیبات نقش مهمی در ساخت ادوات ذخیره‌سازی انرژی ایفا می‌کنند. اما مقدار کم گوگرد در کاتدهای گوگرد/کربن موجب می‌شود تا عملکرد کاتدهای کامپوزیتی در این باتری‌ها کاهش یابد.»
این گروه تحقیقاتی موفق به ساخت الکترودی شدند که در آن از نانولوله‌های کربنی استفاده شده و مقدار گوگرد در این الکترودها بسیار بیشتر از الکترودهای فعلی است.
در این پروژه از روش پایین به بالا برای طراحی و تولید ساختار سلسله مراتبی استفاده شده است.
این گروه، از نانولوله‌های کربنی با طول 10 تا 50 میکرون به عنوان واحد سازنده الکترود استفاده کردند. این نانولوله‌ها به عنوان واحدهای سازنده در این الکترود هستند و ذرات گوگرد روی آن‌ها قرار می‌گیرند. معمولاً از فویل آلومینیومی به عنوان اتصال دهنده واحدهای سازنده استفاده می‌شود که در این پروژه نیاز به استفاده از این فویل نبوده است.
نتایج آزمایش‌های انجام شده روی این باتری جدید نشان می‌دهد که ظرفیت دشارژ آن 6.2 mAhCm-2 بوده و نرخ افت ظرفیت آن بسیار کم و در حد 0.2 درصد در هر بار شارژ/دشارژ است.
به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، این گروه نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای با عنوان "Hierarchical Free-Standing Carbon-Nanotube Paper Electrodes with Ultrahigh Sulfur-Loading for Lithium–Sulfur Batteries" در نشریه Advanced Functional Materials منتشر کرده‌اند.
No tags for this post.
