ارائه روشی ارزان برای تولید الکترودهای باتری‌های یون لیتیم

گورپریت سینگ و همکارانش اخیرا دو مقاله به چاپ رسانده‌اند که در آن روش‌هایی ارزان‌تر و سریع‌تر برای تولید نانومواد مورد استفاده در باتری‌های یون لیتیم ارائه کرده‌اند. سینگ در طول چند سال گذشته ۸ مقاله به چاپ رسانده که از میان آنها ۵ مقاله در حوزه باتری‌های یون لیتیم است.

سینگ می‌گوید ما به‌دنبال روشی سریع و ارزان قیمت برای سنتز مواد دو بعدی جهت استفاده در باتری‌های قابل شارژ بودیم. ما به این موضوع علاقه مند بودیم زیرا درک برهمکنش لیتیم با مواد لایه‌ای تک، دو و چند لایه به ما کمک می‌کند تا الکترودهایی برای استفاده در باتری‌ها تولید کنیم. با این الکترودها عمر باتری، ظرفیت و کارایی آن افزایش می‌یابد.

این گروه در آخرین پژوهش خود از گرافن استفاده کردند، آنها گرافن را در میان دو فیلم نازک از جنس نیکل و مس قرار دادند سپس این ساختار را در کوره قرار داده و در حضور اتمسفر کنترل شده آرگون، هیدورژن و متان به آن گرما دادند. این فیلم در مدت کمتر از ۳۰ دقیقه تولید می‌شود. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان “Synthesis of graphene films by rapid heating and quenching at ambient pressures and their electrochemical characterization” در نشریه ACS به چاپ رسیده است.

این روش بسیار جالب توجه است زیرا ساختار مورد نظر با گرم و سرد کردن گرافن- نیکل- مس در فشار اتمسفری ایجاد می‌شود. این بدان معناست که دیگر نیازی به خلاء و صرف هزینه بالا نیست. این گروه تحقیقاتی از این روش برای تولید الکترود منفی باتری یون لیتیم استفاده کردند آنها در قدم بعد به مطالعه رفتار شارژ و دشارژ این باتری‌ها پرداختند.

این گروه در این پژوهش دریافت که گرافنی که روی مس رشد کند دارای قابلیت جذب و ذخیره سازی یون لیتیم نیست اما اگر روی نیکل رشد کند می‌تواند با کارایی بالا این کار را انجام دهد.

این گروه تحقیقاتی در یک پژوهش دیگر از نانولایه دی سولفید تنگستن به ضخامت ۱۰ نانومتر استفاده کرد. آنها از اسید قوی برای جدا کردن لایه‌های تنگستن از هم استفاده کردند. نتایج تحقیقاتی این گروه نشان داد که لایه‌های تنگستن جدا شده توسط اسید می‌تواند یون‌های لیتیم را در خود ذخیره کند.