محققان در آمریکا افزاره ذخیره انرژی جدیدی طراحی کرده‌اند که بر اساس انتقال بسیار سریع مقادیری بزرگی از یون‌های لیتیوم بین الکترودها با سطوح بزرگ گرافن، است. این افزاره ذخیره انرژی می‌تواند برای وسایل نقلیه الکتریکی بی‌نهایت مفید باشد و زمان شارژ آنها را از ساعت‌ها به کمتر از یک دقیقه کاهش دهد. دیگر کاربردهای بالقوه این افزاره شامل ذخیره انرژی تجدیدپذیر (برای مثال ذخیره کردن انرژی باد و خورشید) و شبکه‌های هوشمند می‌باشد.
افزاره ذخیره انرژی جدیدی برای وسایل نقلیه الکتریکی
محققان در آمریکا افزاره ذخیره انرژی جدیدی طراحی کرده‌اند که بر اساس
انتقال بسیار سریع مقادیری بزرگی از یون‌های لیتیوم بین الکترودها با سطوح
بزرگ گرافن، است. این افزاره ذخیره انرژی می‌تواند برای وسایل نقلیه
الکتریکی بی‌نهایت مفید باشد و زمان شارژ آنها را از ساعت‌ها به کمتر از یک
دقیقه کاهش دهد. دیگر کاربردهای بالقوه این افزاره شامل ذخیره انرژی
تجدیدپذیر (برای مثال ذخیره کردن انرژی باد و خورشید) و شبکه‌های هوشمند می‌باشد.
این محققان این افزاره جدیدی را “پیل‌های تعویض – یون لیتیوم تواناشده با
سطح گرافن” یا بطور ساده‌تر “پیل‌های در میان واقع‌شده – سطح (SMCs)” می‌نامند.
این افزاره‌ها با وجود اینکه هنوز از مواد و پیکربندی بهینه‌نشده استفاده
می‌کنند، عملکردی بهتر از باتری‌های یون لیتیوم و ابرخازن‌ها دارند. این
افزاره‌های جدید می‌توانند چگالی توانی برابر با ۱۰۰ کیلووات بر کیلوگرم‌پیل
داشته باشند که ۱۰۰ برابر بزرگ‌تر از چگالی توان باتری‌های یون لیتیوم
تجاری و ۱۰ برابر چگالی توان ابرخازن‌ها است. هرچه چگالی توان بیشتر باشد،
دبی انتقال انرژی (و درنتیجه زمان شارژ) سریع‌تر است.
بعلاوه، این پیل‌های جدید می‌توانند چگالی انرژی برابر با ۱۶۰ وات‌ساعت بر
کیلوگرم‌پیل داشته باشند که با چگالی انرژی باتری‌های یون لیتیوم قابل مقایسه است و
۳۰ برابر چگالی انرژی ابرخازن‌های مرسوم است. هرچه چگالی انرژی بیشتر باشد، این
افزاره می‌تواند انرژی بیشتری برای حجم یکسان ذخیره کند و در نتیجه وسایل نقلیه
استفاده‌کننده از آن، مدت زمان بیشتری رانده می‌شوند.
نکته کلیدی برای عملکرد خوب این پیل‌ها، آند و کاتدی است که سطوح گرافنی خیلی بزرگی
را شامل می‌شوند. این محققان در هنگام ساخت این پیل‌ها، فلز لیتیوم (به شکل ذرات یا
ورقه) را در آند قرار دادند. در مدت اولین چرخه تخلیه، این لیتیوم یونیزه شده و
مقادیر بسیار بزرگ‌تری از یون‌های لیتیوم در مقایسه با باتری‌های یون لیتیوم، تولید
می‌شود.
هنگامی که این باتری استفاده می‌شود، یون‌های مذکور در سرتاسر یک الکترولیت مایع تا
کاتد مهاجرت کرده، وارد خلل و فرج شده و به سطح بزرگ گرافن داخل کاتد می‌رسند. در
مدت شارژ مجدد، جریان عظیمی از یون‌های لیتیوم سریعا از کاتد به آند مهاجرت
می‌کنند. سطوح بزرگ این الکترودها انتقال سریع مقادیر بزرگی از یون‌ها بین
الکترودها را ممکن کرده و منجر به چگالی‌های انرژی و توان بالا می‌شوند.
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nano Letters منتشر
کرده‌اند.
