فن آوری نانو می تواند عمر باتری های لیتیمی مورد استفاده در دستگاه های قابل حمل از قبیل لپ تاپ ها، ام پی تری پلیرها و گوشی های همراه را افزایش دهد. پژوهش منتشر شده در ژورنال بین المللی ایندرساینس (که در زمینه ی تولیدات فن آوری نانو می باشد) نشان می دهد که نانو لوله های کربنی می توانند مانع از کم شدن ظرفیت باتری های لیتیمی با گذشت زمان شوند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، پژوهشگران آزمایشگاه ملی شنیانگ چین که در زمینه ی علم مواد فعالیت می کند، در حال تحقیق و بررسی این بودند که چگونه می توان کیفیت باتری های دوباره شارژ شدنی را که امروزه تقریباً در همه ی دستگاه های قابل حمل وجود دارند، بهبود داد. معمولاً در گوشی های همراه، ام پی تری پلیرها، PDA ها (نوعی کامپیوتر شخصی کوچک) و لپ تاپ ها، به این دلیل از باتری های لیتیمی استفاده می شود که امکان قابلیت حمل را به این دستگاه ها می دهد. هرچند، کیفیت باتری های لیتیمی با گرم یا سرد شدن زیاد، پایین می آید و نهایتاً منجر به از دست رفتن مقداری از ظرفیتشان می شود و دیگر به طور کامل امکان دوباره شارژ شدن را نخواهند داشت. این به این معنی است که مدت زمان صحبت کردن برای کاربران گوشی های همراه کاهش می یابد و یا امکان استفاده از لپ تاپ موقع مسافرت هوایی طولانی برای کل مسیر میسر نمی شود.

دلیل پایین آمدن تدریجی کیفیت باتری های لیتیمی این است که یک لایه ی الکترولیت جامد درون باتری باعث افزایش مقاومت داخلی باتری شده و مانع از دوباره شارژ شدن کامل آن می شود. پژوهشگران برای حل این مشکل (کاهش ظرفیت شارژ باتری)، استفاده از سیلیکون در آرایش یک ماده ی الکترولیت منفی در باتری های لیتیمی را پیشنهاد کرده اند. هرچند، این ماده منجر به کاهش سریع تر ظرفیت شارژ می شود. به این صورت که به تدریج با شارژ و دشارژ شدن باتری، این ماده با مواد دیگر داخل باتری ترکیب و سپس از مرکب بودن در می آید.

آقای هوی مینگ چنگ و همکارانش از آزمایشگاه ملی شنیانگ، توجه خود را به نانو لوله های کربنی (CNT) معطوف کرده اند چرا که کمک می کنند تا از سیلیکون به عنوان آند باتری استفاده شود و به این ترتیب مشکل تغییر زیاد ظرفیت باتری موقع ترکیب شدن سیلیکون با مواد دیگر و همچنین جدا شدن آن از ترکیب برطرف می شود. نانو لوله های کربنی شبیه توری های سیمی شش ضلعی هستند که اتم های کربن در گوشه های این شش ضلعی ها جای گرفته اند و سیم ها خودشان پیوندهای بین اتم های کربن به شمار می روند. طول این سیم ها حداکثر یک میلیمتر و قطرشان تنها چند نانومتر است.

پژوهشگران نانو لوله های کربنی را روی صفحه ای متشکل از ذرات ریز سیلیکون درست می کنند. آنها برای این کار، از روشی شیمیایی موسوم به «رسوب سازی با بخار» استفاده می کنند. در این روش بخار حاوی کربن ابتدا تجزیه و سپس روی صفحه ی متشکل از ذرات سیلیکونی تبدیل به مایع می شود و لوله های نانو نما را تشکیل می دهند. پژوهشگران سپس این ذرات سیلیکونی رابا کربن های آزاد شده از قند که در دمای بالایی در خلأ حرارت داده شده بود، پوشاندند. همچنین مجموعه ی جدا یی از ذرات سیلیکونی بدون CNT که با استفاده از قند تولید شده بودند، از قبل فراهم شده بودند.

پژوهشگران سپس با در دسترس داشتن آند جدید متشکل از سیلیکون و نانو لوله های کربنی، بررسی کردند که عملکرد این آند در یک باتری لیتیمی آزمایشی چگونه است و بعد نتایج آن را با ماده ای که از ذرات سیلیکونی پوشیده با قند به دست آمده بود، مقایسه کردند. آنها دریافتند که بعد از 20 بار آزمایش های نیمه سلولی، ظرفیت دشارژ مواد سیلیکونی پوشیده با قند به 727 میلی آمپر ساعت در هر گرم رسید. در مقابل، ظرفیت شارژ ذرات معمولی پوشیده با قند (بدون حضور سیلیکون) تنها به 363 میلی آمپر ساعت در هر گرم افت کرده بود.

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |