writer19

از آنجا که باتری‌های لیتیوم یونی که اکثر تلفن‌ها ، لپ تاپ‌ها و وسایل نقلیه الکتریکی را تغذیه می‌کنند به طور فزاینده‌‌‌ای شارژ می‌شوند و کارایی بالایی دارند ، آنها نیز به طور فزاینده‌‌‌ای گران و قابل اشتعال می‌شوند.

در تحقیقاتی که اخیراً در مواد ذخیره سازی انرژی منتشر شده است ، تیمی‌از مهندسان موسسه پلی تکنیک Rensselaer نشان دادند که چگونه می‌توانند با استفاده از الکترولیتهای آبی به جای الکترولیتهای ارگانیک معمولی ، یک باتری قابل ملاحظه تر و با صرفه تر را جمع آوری کنند که هنوز هم عملکرد خوبی دارد.

اگر می‌خواهید به داخل یک باتری نگاهی بیندازید ، می‌توانید دو الکترود - یک آند و یک کاتد را پیدا کنید. این الکترودها در یک الکترولیت مایع غوطه ور می‌شوند که یون‌ها را با شارژ و تخلیه باتری انجام می‌دهد.

الکترولیت‌های آبی به دلیل خاصیت غیر قابل اشتعال بودن به این نقش توجه شده و به دلیل اینکه بر خلاف الکترولیت‌های غیر آبی ، در فرآیند تولید نسبت به رطوبت حساس نیستند ، باعث می‌شود کار با آنها راحت تر و ارزان تر باشد. بزرگترین چالش با این ماده ، حفظ عملکرد است.

نیکیل کراتکار ، یک استاد صندلی وقف مهندسی مکانیک ، هوافضا و هسته‌‌‌ای در رانسسلر می‌گوید: "اگر ولتاژ زیادی را به آب وارد کنید ، الکترولیز می‌شود ، به این معنی که آب به هیدروژن و اکسیژن شکسته می‌شود. "این یک مشکل است زیرا پس از آن شما به طغیان می‌پردازید و الکترولیت مصرف می‌شود. بنابراین معمولاً این ماده دارای یک پنجره ولتاژ بسیار محدود است."

در این تحقیق ، کراتکار و تیم وی - که شامل فودونگ‌هان ، استادیار صندلی موقوف استاد مهندسی مکانیک ، هوافضا و مهندسی هسته‌‌‌ای است - از یک نوع خاص از الکترولیت آبی موسوم به یک الکترولیت آب در نمک استفاده می‌کنند ، که احتمال کمتری دارد الکترولیز

برای کاتد ، محققان از اکسید منگنز لیتیوم استفاده کردند و برای آند ، از اکسید نیوبیم تنگستن استفاده کردند.

کراتکار گفت: "معلوم است که اکسید تنگستن نیوبیوم از نظر انرژی ذخیره شده در هر واحد از حجم برجسته است." "حجمی، این که تا بحال بهترین نتیجه که ما در یک لیتیوم یون آبی دیده می‌شود باتری ."

او توضیح داد ، اکسید تنگستن نیوبیوم نسبتاً سنگین و متراکم است. این وزن باعث می‌شود که ذخیره انرژی آن بر اساس میانگین جرم باشد ، اما بسته بندی متراکم ذرات اکسید تنگستن نیوبیوم در الکترود باعث می‌شود که ذخیره انرژی آن بر اساس حجم بسیار خوب باشد. ساختار کریستالی این ماده همچنین دارای کانالهای کاملاً تعریف شده یا تونلهایی است که به یون‌های لیتیوم اجازه می‌دهد تا به سرعت پخش شوند ، به این معنی که می‌تواند به سرعت شارژ شود.

کراتکار گفت ، ترکیب قابلیت شارژ سریع و امکان ذخیره مقدار زیادی شارژ در واحد حجم ، در باتری‌های آبی نادر است.

دستیابی به این نوع عملکرد ، با هزینه کم و ایمنی بهتر ، پیامدهای عملی دارد. برای کاربردهای نوظهور مانند الکترونیک قابل حمل ، وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره شبکه ، توانایی بسته بندی حداکثر انرژی در یک حجم محدود بسیار مهم است.