افزایش ذخیره یون‌های لیتیوم با ساختارهای نانولوله‌ای


بنا بر گزارشی که گرام اُنیل و دِ

 محققان دانشگاه شانگهای چین و دانشگاه ملی
سنگاپور موفق به ساخت نانوساختارهای تک‌بعدی SnO2 با ساختار فضای توخالی و
نیمه‌توخالی (نانولوله یا هیبرید نانولوله- نانومیله) شده‌اند. این
نانوساختارهای لوله‌ای برای ذخیره‌سازی برگشت‌پذیر یون لیتیوم مناسب هستند
و ظرفیت اولیه‌ی بالایی برابر 976mAhg-1 دارند و بعد از40 چرخه شارژ و
تخلیه همچنان ظرفیت 654mAhg-1 در این مواد باقی می‌ماند.

باتری‌های قابل شارژ لیتیوم از منابع بالفعل و متحرک انرژی هستند که قریب
به 50 درصد از سهم بازار را در اختیار دارند. چگالی بالای انرژی و عمر
بالای این باتری‌ها از مزایای آنهاست اما با این حال بهبود عملکرد این
باتری‌ها برای دستگاه‌های قابل‌حمل بسیار مورد نیاز است. عملکرد این
باتری‌ها بسیار به مواد فعال الکترودها وابسته است. آندهای بر پایه قلع یکی
از مواد پیشنهادی نسبت به مواد کربنی هستند که تا 6/2 برابر قابلیت شارژ
بیشتری دارند. با این حال چرخه‌پذیری پایین این مواد از معایب آنهاست.

اکنون محققان دانشگاه شانگهای چین و دانشگاه ملی سنگاپور با ساخت
نانوساختارهای لوله‌ای از اکسیدقلع موفق به حل این مشکل شده‌اند. این
محققان نانوساختارهای SnO2 با مورفولوژی‌های گوناگون (نانولوله‌ها،
نانومیله‌ها و هیبرید نانولوله‌ها- نانومیله‌ها) را با فرآیند گرمادهی
قالب‌های آلومینای حاوی محلول آبی SnCl4 در اتمسفر هوا، با موفقیت تولید
کرده‌اند. آنها همچنین با تغییر غلظت مواد پیش‌ران موفق به تنظیم کسر حجم
خالی موجود در این نانوساختارها شده‌اند.

مشخصات ویژه‌ی این مواد نظیر حجم تخلخل بالا، سرعت نفوذ بالای لیتیوم و
فاصله‌ی کوتاه‌تر حرکت یون‌های لیتیوم و الکترون‌ها از جمله عواملی هستند
که سبب سازگاری بیشتر با واکنش‌های تکرار شونده‌ی ورود و خروج لیتیوم و
افزایش چرخه‌پذیری باتری می‌شوند.

جنبه دیگر این نوآوری روش تهیه بسیار راحت این نانوساختارها است که سبب
می‌شود مورفولوژی آنها به راحتی قابل تنظیم باشد.

این محققان نتایج خود را در مجله‌ی Nanotechnology منتشر کرده اند.