ظرفیت باتری گوشی‌های هوشمند با استفاده از مواد نانوچین افزایش پیدا خواهد کرد – دیجیتال مارک

روشی جدید از طریق ایجاد ساختارهای نانوچین، امکان استفاده از مواد بهتر برای ساختن الکترود باتری‌ها را فراهم می‌کند.

اگر این حقیقت شما را آزار می‌دهد که چرا گجت‌های الکترونیکی پیوسته پیچیده‌تر و پیشرفته‌تر شده ولی باتری گوشی همراه شما همچنان قادر نیست یک روز کامل دوام بیاورد، تحقیق جدیدی که در دانشگاه پوردیو انجام شده است، احتمالا راه‌حلی برای این موضوع به اطلاع‌تان می‌رساند. شیمیدان‌های این دانشگاه روش جدیدی را برای طراحی باتری‌های لیتیوم-یونی توسعه داده‌اند که می‌تواند ظرفیت و سرعت شارژ این باتری‌ها را افزایش دهد.

مقدار شارژی که یک باتری می‌تواند در خود ذخیره کند، به تعداد یون‌های لیتیومی که در خود دارد وابسته است. در حال حاضر در باتری از گرافیت استفاده می‌شود؛ هرچند مواد دیگری هستند که می‌توانند یون‌های لیتیوم بیشتری در خود نگه دارند؛ اما به دلیل وزن زیاد به‌طور عملی قابل استفاده نیستند. برای ساخت یک باتری کارآمدتر، پژوهشگران از عنصری به نام آنتیموان (با عدد اتمی ۵۱ و علامت Sb) برای ایجاد ساختاری خالص به نام «نانوچین» استفاده کرده‌اند.

^{تصویر ساختگی از یک باتری سلولی سکه‌ای با الکترود مسی (چپ) شامل یک ساختار نانوچین (لایه‌ی مشکی) که ظرفیت باتری را افزایش و مدت زمان شارژ را کاهش می‌دهد}

الکترودهای نانوچین در مقایسه با الکترودهای گرافیتی دو برابر ظرفیت یون لیتیوم بیشتری دارند. این مزیت در بازه‌های طولانی هم پابرجا است و حتی پس از ۱۰۰ مرتبه تکرار دوره‌ی شارژ و دشارژ، ظرفیت بدون تغییر باقی می‌ماند. ویلاس پل، پروفسور مهندسی شیمی دانشگاه پوردیو و از پژوهشگران اصلی مطالعه‌ی انجام‌شده،  در بیانیه‌ای اعلام کرده است که «اساسا هیچ تغییری از چرخه‌ی ۱ تا ۱۰۰ دیده نشده، در نتیجه دلیلی وجود ندارد که فکر کنیم چرخه‌ی ۱۰۲ مشابه عمل نکند.»

در گذشته، مواد مشابهی برای افزایش ظرفیت باتری‌ها استفاده شده‌اند، اما این مواد ممکن است حین استفاده به شکل خطرناکی تا سه برابر نسبت به حجم اولیه بزرگتر شوند. به‌طور حتم این چیزی نیست که شما در گوشی هوشمند خود بخواهید و چنین افزایش حجمی در باتری‌ها باید اصلاح شود.

دانشمندان از ترکیبات شیمیایی خاصی شامل یک عامل کاهنده و یک عامل هسته‌سازی استفاده کرده‌اند تا به ماده‌ی مورد نظر امکان انبساط بدهند. این ترکیبات با ایجاد حفره‌هایی در داخل نانوچین فضای لازم برای انبساط را فراهم می‌کنند و از واماندگی و تخریب الکترودها جلوگیری می‌کنند. در گام بعدی پژوهشگران قصد دارند تا مقیاس طراحی را به اندازه‌ی یک باتری گوشی واقعی افزایش دهند. یافته‌های تحقیق انجام‌شده با عنوان «Three-Dimensional Antimony Nanochains for Lithium-Ion Storage» در مجله‌ی Applied Nano Materials منتشر شده است.