ساخت باتری های ارزان قیمت و سازگار با محیط زیست

محققان لابراتوار ملی پاسیفیک نورث وست در تلاش برای یافتن یک جایگزین مقرون به صرفه برای باتری های Li-ion، فرآیند کارآمد و مقرون به صرفه ای را شناسایی کردند که امکان تولید باتری های ارزان قیمت، سازگار با محیط زیست و دارای عمر طولانی را فراهم می کند.

کد خبر: ۱۲۰۷۷۰۴

تاریخ: ۰۱ ارديبهشت ۱۳۹۵ - ۰۷:۴۱

به گزارش خبرگزاری دانا، باتری های Li-ion با استفاده از فرآیندی موسوم به Interaction کار می کنند. در این فرآیند یون های لیتیوم به فضای میکروسکوپی موجود بین الکترودهای باتری وارد می شوند. محققان در آزمایش خود قصد داشتند فرآیند مذکور را با استفاده از اکسید منگنز و روی اجرا کنند تا هزینه تولید باتری های قابل شارژ را کاهش دهند و تصور می کردند که اتم های روی نیز مانند لیتیوم به فضای بین الکترودها وارد می شوند.
اما این فرآیند به شکل دیگری پیش رفت و به جای حرکت یون های روی در بین الکترودها، یک فرآیند شیمیایی برگشت پذیر شکل گرفت که مواد فعال آن به ترکیبات دیگری بدل شدند. محققان با بررسی موضوع دریافتند که در این فرآیند برگشت پذیر، اکسید منگنز با فوتون های مایع الکترولیت واکنش داده و ماده جدیدی موسوم به سولفات روی هیدروکسیل تولید می کند.
محققان با استفاده از این دانش به سراغ فناوری باتری های قدیمی رفتند که با استفاده از اکسید منگنز و روی ساخته می شدند و طور وسیعی مورد استفاده قرار می گرفته اند. در این نوع باتری ها دو الکترود مثبت و منفی از جنس روی و اکسید منگنز درون الکترولیتی قرار می گرفتند که ماده اصلی آن آب بود.
اما این نوع باتری های شیمیایی با وجود قیمت پایین همواره با این اشکال مهم مواجه بودند که پس از چندبار شارژ مجدد، کارآیی خود را از دست می دادند. علت این موضوع تحلیل رفتن الکترود مثبت در جریان واکنش شیمیایی و نابود شدن فضای ذخیره انرژی در بود. محققان با استفاده از اطلاعاتی که در جریان آزمایش به دست آوردند، یون های منگنز را به الکترولیت یک باتری قدیمی آزمایشی اضافه کردند.
در این باتری به ازای هرگرم اکسید منگنز، 285 میلی آمپر ساعت به ظرفیت ذخیره انرژی باتری افزوده شد و امکان شارژ مجدد باتری تا 5000 مرتبه با حفظ 92 درصد از ظرفیت اولیه آن، فراهم شد. گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Nature Energy منتشر شده است.