استفاده از نانوروبان هیبریدی برای تولید باتری

نتایج پژوهش‌های اخیرا دانشمندان نشان می‌دهد که ترکیب نانوروبان‌های اکسید وانادیم و گرافن می‌تواند رشد و توسعه باتری‌های یون لیتیم را بهبود دهد. از این باتری‌ها در خودروها و بخش‌های مختلف می‌توان استفاده کرد.

نتایج پژوهش‌های اخیرا دانشمندان نشان می‌دهد که ترکیب
نانوروبان‌های اکسید وانادیم و گرافن می‌تواند رشد و توسعه باتری‌های یون
لیتیم را بهبود دهد. از این باتری‌ها در خودروها و بخش‌های مختلف می‌توان
استفاده کرد.

پژوهشگران دانشگاه رایس به رهبری پولیکل آجایان ماده
مناسبی برای تولید کاتد باتری‌ها ارائه کردند. با این کاتد می‌توان دانسیته
انرژی باتری را به شدت افزایش داد. نتایج این پژوهش در نشریه Nano Letters
به چاپ رسیده است.

نانوروبان‌هایی که این تیم تحقیقات ساخته‌اند هزاران
بار نازک‌تر از یک ورق کاغذ است، بنابراین وزن آن برای تولید باتری با سرعت
شارژ/دشارژ بالا مناسب است. این گروه کاتدهای خود را روی باتری نصب کرده و
آن را مورد آزمایش قرار دادند نتایج نشان داد که در مدت ۲۰ ثانیه این باتری
شارژ شده و بعد از ۱۰۰۰ بار شارژ/دشارژ شدن هنوز ۹۰ درصد از ظرفیت اول خود
را داراست.

آجایان می‌گوید تحقیقات ما درباره ساخت باتری با دانسیته
جریان و دانسیته توان بالا است ما روی هر دوی این پارامترها کار می کنیم و
درنهایت چیزی بین باتری و ابرخازن تولید می‌کنیم. نانوروبان‌های مورد
استفاده در این پروژه از جنس مواد ارزان قیمت و فراوان است. در تولید این
نانوروبان از روش گرمابی ساده استفاده شده است و به‌نظر می‌رسد تولید انبوه
آن با این روش کار ساده‌ای باشد.

آجایان می‌گوید اکسید وانادیم مدت‌هاست
به‌عنوان یک گزینه برای استفاده در باتری‌ها مطرح است، هرچند پیش از این از
پنتوکساید وانادیم برای این کار استفاده می‌شده است زیرا ساختار آن
به‌گونه‌ای است که ظرفیت بالایی در باتری‌های یون لیتیم ایجاد می کند. مشکل
ترکیبات اکسیدی در این است که سرعت شارژ/دشارژ بسیار کندی دارند که دلیل آن
هدایت الکتریکی پایین این مواد است. برای حل این مشکل محققان از گرافن
استفاده کردند. گرافن می‌تواند هدایت الکتریکی سیستم را بهبود دهد.

کاتد
ساخته شده با ترکیب اکسید وانادیوم و گرافن سبکتر از کاتد اکسید وانادیوم
بود و قادر است ۲۰۴ میلی‌آمپر ساعت برای هر گرم انرژی تولید کند. یکی از
چالش‌های محققان، کنترل فرآیند تولید هم‌زمان این دو ماده است. این گروه،
اکسید گرافن و پنتااکسیدوانادیوم را درون مخزن آبی قرار داده و تحت فشار
بالا آن را حرارت دادند. بعد از چند ساعت پنتااکسیدوانادیوم به اکسید
وانادیوم و اکسید گرافن به گرافن تبدیل شد و ساختاری روبان مانند بوجود
آمد.