دلیل رفتار غیر معمول باتری‌های حاوی فسفات آهن لیتیم

محققان مرکز MIT موفق شدند پاسخ معمایی ۱۵ ساله را بیابند. مدت‌ها بود که محققان از رفتار غیر معمول شارژ/دشارژ باتری‌های حاوی فسفات آهن لیتیم سردرگم بودند. اخیرا مکانیسم این رفتار غیرمعمول توسط محققان MIT تشریح شده است.

محققان مرکز MIT موفق شدند پاسخ معمایی ۱۵ ساله را بیابند. مدت‌ها بود که
محققان از رفتار غیر معمول شارژ/دشارژ باتری‌های حاوی فسفات آهن لیتیم
سردرگم بودند. اخیرا مکانیسم این رفتار غیرمعمول توسط محققان MIT تشریح شده
است.

۱۵ سال پیش فسفات آهن لیتیم به‌عنوان گزینه‌ای مناسب برای استفاده در باتری‌های
قابل شارژ معرفی شد دلیل این امر پایداری، دوام، ایمنی و توانایی رهاسازی
مقادیر زیادی انرژی در یک لحظه است. تحقیقات زیادی روی این ترکیب صورت
گرفته است اما هنوز رفتار شارژ/دشارژ غیر معمول فسفات آهن لیتیم برای
محققان مشخص نیست. محققان MIT دریافته‌اند که درون ذره فسفات یون لیتیم،
مواد به صورت دو بخش غنی از لیتیم و کم لیتیم تقسیم بندی می شوند، زمانی که
با استفاده از جریان بالا این سیستم شارژ می‌شود چنین جداسازی رخ نمی‌دهد.
تحقیقات اخیر مارتین بازانت نتایج شگفت انگیزی را در پی داشته است. این
نتایج نشان می‌دهد که مواد رفتاری کاملا متفاوت از آنچه که پیش از این تصور
می‌شد از خود نشان می‌دهند. این گروه تحقیقاتی نتایج کار خود را در نشریه
ACS Nano به چاپ رسانده است.

 
در ابتدا تصور می‌شد که از فسفات آهن لیتیم تنها برای مصارفی با توان کم می‌توان
استفاده کرد اما بعدا مشخص شد که در صورت به‌کارگیری نانوذرات می‌توان توان این نوع
باتری را به شدت افزایش داد. اما این که چرا نانوذرات فسفات آهن لیتیم عملکرد خوبی
دارند به شکل رازی باقی مانده است. بسیاری معتقدند که این ماده به‌صورت توده‌ای در
هنگام شارژ یا دشارژ شدن تشکیل فازهای مختلفی می‌دهد که این کار عملکرد باتری را
محدود می‌کند.

مارتین بازانت معتقد است که اگر جریان از یک حدی بیشتر شود، واکنش به قدری سریع
اتفاق می‌افتد که دیگر ماده فرصت تبدیل شدن به چند فاز را نخواهد داشت. این یافته
بر اساس آنالیز نظری، نتایج آزمایشگاهی و مدل‌سازی کامپیوتری به‌دست آمده است.

در مطالعات قبلی رفتار این ماده تنها در یک زمان مشخص بررسی می شده و از رفتار
دینامیک آن چشم پوشی شده است. اما در این پروژه رفتار ماده و تغییرات آن در حین
استفاده مورد مطالعه قرار گرفته است. تغییر خواص ماده در حین استفاده یا شارژ/دشارژ
شدن برای درک عملکرد این سیستم بسیار حیاتی است.

کاری که این گروه انجام داده، پیش از این انجام نشده و این یک پدیده کاملا جدید
است. پژوهشگران MIT دریافتند که در جریان پایین، لیتیم تشکیل ذرات کاملا موازی هم
داده اما در جریان‌های بالا چنین جدایی اتفاق نمی‌افتد. با این یافته‌ها می‌توان
دوام بالای فسفات آهن لیتیم را نیز توجیه کرد.