راهکار محقق ایرانی برای افزایش ۴ برابری ذخیره انرژی در باتری‌های لیتیومی

به گزارش تیکنا؛ محققان مؤسسه فناوری ایلینویز (IIT)، آزمایشگاه ملی آرگون و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو باتری لیتیوم حالت جامد در دمای اتاق ساخته‌اند که قابل شارژ با هزار بار چرخه شارژ/ دشارژ است و می‌تواند با نرخ بالایی فعالیت کند؛ چرا که الکترولیت نانو کامپوزیتی حالت جامد پلیمر و سرامیک (Li۱۰GEP ۲ S۱۲) به کار رفته در آن، فرآیند ردوکس چهار الکترونی را در باتری لیتیوم-ایر امکان‌پذیر می‌کند.

محمد اسدی، استادیار رشته مهندسی شیمی در انستیتوی فناوری ایلینویز و نویسنده ارشد مقاله، تاکید کرد: طراحی این باتری، این پتانسیل را دارد که یک کیلووات ساعت یا بیشتر را در هر کیلوگرم ذخیره کند که این رقم چهار برابر بیشتر از فناوری باتری لیتیوم یون است که برای سیستم‌های حمل‌ونقل، به ویژه وسایل نقلیه سنگین مانند هواپیما، قطار‌ها و زیردریایی‌ها انقلابی است.

یک باتری لیتیوم بر اساس تشکیل لیتیوم اکسید (Li۲O) از نظر تئوری می‌تواند چگالی انرژی را که قابل مقایسه با بنزین است، تحویل دهد. تشکیل اکسید لیتیوم شامل یک واکنش چهار الکترونی است که دستیابی به آن از فرآیند‌های واکنش یک و دو الکترونی که به ترتیب منجر به سوپراکسید لیتیوم (LIO۲) و لیتیوم پراکسید (Li۲O۲) می‌شوند، دشوارتر است.

محمد اسدی می‌گوید: «با استفاده از یک الکترولیت کامپوزیت پلیمری بر اساس نانوذرات Li۱۰GEP۲S۱۲ تعبیه شده در یک ماتریس پلیمری پلی اتیلن اکسید اصلاح شده، دریافتیم که Li۲O محصول اصلی در یک باتری لیتیوم-هوا با حالت جامد است.»

به نقل از ستاد نانو، باتری‌های لیتیومی از نظر چگالی انرژی قابلیت رقابت با بنزین را دارند. با این حال، در اکثر سیستم‌ها، مسیر‌های واکنش یا انتقال یک یا دو الکترون را شامل می‌شوند و به ترتیب منجر به پراکسید لیتیوم (Li۲O۲) یا لیتیوم سوپراکسید (LIO۲) می‌شوند.

الکترولیت کامپوزیت تعبیه شده با نانوذرات Li۱۰GEP۲S۱۲ هدایت یونی بالا و پایداری چرخه‌ای بالا را از طریق یک فرآیند انتقال چهار الکترون نشان می‌دهد.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در مجله Science منتشر شده است.