بهبود الکترود گرافنی در باتری‌ها با استفاده از هیدروژل
محققان آزمایشگاه ملی لورنس نشان دادند که اگر الکترودهای مورد استفاده در باتری‌های یون لیتیم با هیدروژل پوشش داده شود، عملکرد و سرعت شارژ آن بهبود می‌یابد.
باتری‌های یون لیتیم به‌عنوان باتری‌های قابل شارژ در ادوات الکترونیکی استفاده می‌شوند. در این باتری‌ها، یون لیتیم از الکترود منفی به سوی الکترود مثبت حرکت می‌کند و در حین شارژ شدن مسیر عکس را طی می‌کند.
محققان با اعمال هیدروژل روی سطح الکترودهای گرافنی باتری یون لیتیم، عملکرد این باتری‌ها را به شکل قابل توجهی بهبود دادند. هیدروژل موجب پوشانده شدن نقص‌های ساختاری گرافن می‌شود.
تقاضای روزافزون برای این نوع باتری‌ها موجب شده تا محققان به دنبال افزایش کارایی و عملکرد آن‌ها باشند. اتصال یون‌های لیتیم به باتری موجب تأثیرگذاری روی عوامل مختلفی نظیر ولتاژ، ظرفیت و دانسیته انرژی می‌شود. بنابراین، هر تغییری روی شکل، ساختار و شیمی الکترودها موجب تأثیر شگرفی روی یون‌های متصل شده الکترود می‌شود.
محققان این پروژه نشان دادند، الکترودهای نانوفوم گرافنی که با هیدروژل پوشانده شده می‌تواند ظرفیت بالایی داشته و سرعت بالاتری را تجربه کند.
موریس وانگ از محققان این پروژه می‌گوید: «یافته‌های اخیر ما نشان می‌دهد که می‌توان طراحی ویژه‌ای برای الکترودهای گرافنی به کار برد.»
باتری‌های یون لیتیم در حال بسط و گسترش بوده و در حال حاضر در خودروها و ادوات فضایی از این باتری‌ها استفاده می‌شود. در حال حاضر باتری‌های سربی رایج است که درصورت موفقیت تجاری باتری‌های یون لیتیم، این باتری‌ها می‌توانند جایگزین همتایان سربی خود شوند. بنابراین، باتری‌های سبک و کم خطر جایگزین باتری‌های سربی می‌شوند که برای محیط زیست خطرناک هستند.
گلوگاه تجاری شدن باتری‌ها و ابرخازن‌های گرافنی، امکان تولید انبوه آن‌ها با قیمت پایین است. روش‌های شیمیایی سنتز این باتری موجب باقی ماندن مقادیر زیادی هیدروژن در سطح گرافن می‌شود که اثرات ناخواسته‌ای دارد.
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،این گروه تحقیقاتی نشان دادند که با استفاده از هیدروژل و به کار بردن آن در سطح الکترود می‌توان عملکرد این باتری‌ها را بهبود داد. هیدروژل با نقص‌های ساختاری گرافن برهم‌کنش داده و موجب باز شدن شکاف‌هایی در سطح گرافن می‌شود که یون‌های لیتیم از طریق همین شکاف‌ها به داخل الکترود نفود می‌کنند.
