محققان دانشگاه استنفورد با استفاده از یک ماده پلیمری طول عمر باتری‌های سولفور لیتیم را افزایش دادند. این پروژه گامی بزرگ در مسیر توسعه این نوع باتری ها است.
افزایش ده برابری عمر باتری‌های سولفور لیتیم
محققان دانشگاه استنفورد با استفاده از یک ماده پلیمری
طول عمر باتری‌های سولفور لیتیم را افزایش دادند. این پروژه گامی بزرگ در
مسیر توسعه این نوع باتری‌ها است.
دنیای باتری‌های قابل شارژ مملو از
تناقضات است. هرچند باتری‌های یون لیتیم در حال حاضر موفقیت تجاری بالایی
دارد اما دانسیته انرژی آن بسیار کم بوده و نمی‌توان از آن در خودروها
استفاده کرد. قیمت این باتری‌های بسیار بالاست گاهی قیمت یکی از آن به
اندازه نصف یک خودرو برقی است. جایگزین این باتری‌ها می‌تواند باتری سولفور
لیتیم باشد. دانسیته این باتری‌ها بالاست و قادرند بیشتر از باتری‌های یون
لیتیم انرژی ذخیره کنند. هرچند در این باتری‌ها نیز از لیتیم استفاده
می‌شود اما به‌دلیل وجود سولفور در انها قیمت این باتری‌ها کمتر است. اما
مشکل باتری‌های سولفور لیتیم این است که چرخه عمر کوتاهی دارند بنابراین در
هر بار شارژ شدن بخشی از ظرفیت آنها از بین می‌رود.
اخیرا یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه استنفورد موفق به ارائه باتری
سولفور لیتیمی شده که بعد از ۳۰۰ بار شارژ و دشارژ شدن هنوز ۸۰ درصد از
ظرفیت ۱۱۸۰ میلی‌آمپرساعتی در گرم خود را حفظ می‌کند. محققان این پروژه
برای نیل به این هدف ابتدا به بررسی مکانیسم زوال ظرفیت در این باتری‌ها
پرداختند و مکانیسم آن را یافتند. در فرایند شارژ، سولفید لیتیم در کاتد
باید به سطح آن ( نانوفیبرکربنی) بچسبد این اتصال موجب عبور جریان از سیستم
می‌شود. در هنگام دشارژ شدن این ماده از سطح کاتد جدا شده و موجب کاهش سطح
تماس می‌شود.
سولفور لیتیمی شده که بعد از ۳۰۰ بار شارژ و دشارژ شدن هنوز ۸۰ درصد از
ظرفیت ۱۱۸۰ میلی‌آمپرساعتی در گرم خود را حفظ می‌کند. محققان این پروژه
برای نیل به این هدف ابتدا به بررسی مکانیسم زوال ظرفیت در این باتری‌ها
پرداختند و مکانیسم آن را یافتند. در فرایند شارژ، سولفید لیتیم در کاتد
باید به سطح آن ( نانوفیبرکربنی) بچسبد این اتصال موجب عبور جریان از سیستم
می‌شود. در هنگام دشارژ شدن این ماده از سطح کاتد جدا شده و موجب کاهش سطح
تماس می‌شود.
بعد از مشخص شدن مشکل، محققان با افزودن پلیمری به سطح
نانوالیاف کربنی، سطح آن را اصلاح کردند. این پلیمر یک ماده آمفی‌فیلیک است
که در هردو بخش آب دوست و آبگریز را دارد. این ماده موجب می‌شود تا سولفید
لیتیم بتواند به سطح کربن بچسبد و تماس الکتریکی آن بر قرار باشد.
نتایج
این پژوهش نشان داد که کاتدهای حاوی پلیمر آمفی‌فیلیک عملکرد بالایی دارد
به‌طوری که بعد از ۱۰۰ بار شارژ/دشارژ تنها ۲۰ درصد از ظرفیت آن کاهش
می‌یابد. هرچند این یافته یک گام بسیار بزرگ در این حوزه است اما هنوز حفظ
ظرفیت این باتری با شرایط ایده‌آل و آنچه که در حال حاضر باتری یون لیتیم
دارد فاصله زیادی دارد. طول عمر این باتری‌ها باید بیش از ۱۰ هزار دور باشد
تا خودروهایی که از آن استفاده می‌کنند بتوانند یک باتری را چندین سال
استفاده کنند. محققان این پروژه معتقدند که با استفاده از این پلیمر و مواد
نانوساختار سنتز شده می‌توان طول عمر این باتری‌ها را ۱۰ هزار دور
افزایش داد.
