موسسه پلکان | کلینیک تخصصی مالکیت فکری(ثبت اختراع وبرند)

ابداع نخستین الکترود باتری خود ترمیم‌کننده

محققان دانشگاه استنفورد و آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده SLAC وزارت انرژی آمریکا موفق به ساخت اولین الکترود باتری با قابلیت خود ترمیم‌کنندگی شده‌اند که راه جدید و احتمالا مقرون به صرفه‌ای را برای ساخت نسل بعدی باتریهای لیتیوم یونی خودروهای برقی، تلفنهای همراه و دستگاههای دیگر باز خواهد کرد.

راز این باتریهای جدید یک پلیمر کشسان است که الکترودها را پوشش داده، شکافهای ریز ایجاد شده در طول فرآیند تولید باتری را به هم چسبانده و بطور همزمان آن را ترمیم می‌کند.

این پلیمر خود ترمیم‌کننده در آزمایشگاه استنفورد تولید شده که محققان آن در حال کار بر روی پوست الکترونیکی انعطاف‌پذیر به منظور استفاده در رباتها، حسگرها، اندام مصنوعی و دیگر کاربریها هستند. محققان برای پروژه باتری، دو نانوذره کوچک کربن را به پلیمر اضافه کردند که آن را رسانای برق می‌کند.

آنها دریافتند که الکترودهای سیلیکونی پوشش یافته با این پلیمر ترمیم‌پذیر که طی چند ساعت همه شکافها را ترمیم کرده، تا 10 برابر دوام بیشتری پیدا می‌کند.

محققان در سراسر جهان در تلاش برای یافتن راهی به منظور ذخیره انرژی بیشتر در الکترودهای منفی باتریهای لیتیوم یونی هستند تا عملکرد بهتر را همزمان با کمتر شدن وزن آنها بدست بیاورند. یکی از نویدبخش‌ترین مواد الکترود، سیلیکون است که از ظرفیت بالایی برای جذب یونهای لیتیوم از مایع باتری در طول زمان شارژ شدن و آزاد سازی آنها برخوردار است.

اما این ظرفیت بالا همچنین هزینه‌بر است. مشکل اصلی همه الکترودهای موجود در باتریهای با ظرفیت بالا مانند الکترودهای سیلیکونی این است که در هر نوبت شارژ و استفاده از آنها، تا سه برابر اندازه عادی متورم شده و دوباره به اندازه قبل باز می‌گردند؛ از این رو ماده شکننده آن بزودی شکاف برداشته و عملکرد باتری را کاهش می‌دهد.

دانشمندان برای ساخت پوشش خود ترمیم‌کننده، به عمد برخی از پیوندهای شیمیایی درون پلیمر را تضعیف کردند. ماده نهایی به آسانی شکسته اما با تقلید از فرآیند مونتاژ مولکولهای زیستی مانند دی‌ان‌ای مجددا به هم متصل می‌شوند.

به گفته محققان، این رویکرد می‌تواند برای مواد الکترودی دیگر نیز کاربرد داشته و اینکه آنها به اصلاح این شیوه برای ارتقای عملکرد و دوام الکترود سیلیکونی ادامه خواهند داد.

این پژوهش در مجله Nature Chemistry منتشر شده است.

منبع : خبرگزاری ایسنا