محققان با استفاده از نانولوله‌های کربنی و گرافن موفق به ساخت آند سه بعدی برای باتری‌های یون لیتیم شدند. با استفاده از این آند، شارژ باتری تنها در مدت ۱۰ دقیقه قابل انجام است.
شارژ باتری در ۱۰ دقیقه با آند مبتنی بر نانوساختار کربنی
پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا موفق به ارائه‌ی ساختاری سه بعدی از نانولوله‌های کربنی برای استفاده در آند باتری‌های یون لیتیم شدند. با استفاده از این آند جدید، زمان شارژ به ۱۰ دقیقه کاهش می‌یابد.
باتری‌های یون لیتیم از گزینه‌های اصلی برای ساخت ادوات الکترونیکی قابل حمل و خودروها هستند. اما آنچه که تاکنون مانع استفاده‌ی گسترده از این باتری‌ها در خودروها شده، وزن بالای آن است. سیلیکون به دلیل ظرفیت بالا، ۱۰ برابر بیشتر، نسبت به گرافیت، یکی از مواد جایگزین گرافیت در باتری‌های یون لیتیم است. پس از جایگزینی سیلیکون، ظرفیت کل باتری‌های یون لیتیم ۶۳ درصد افزایش یافته و وزن آن ۴۰ درصد کاهش و ابعاد آن کوچکتر شده است.
در مقاله‌ای با عنوان Silicon Decorated Cone Shaped Carbon Nanotube Clusters for Lithium Ion Battery Anode ، جزئیات مربوط به ساختار سه بعدی این نانولوله‌های کربنی ارائه شده است که روی آن ساختارهای مخروطی شکلی وجود دارد. این نانوخوشه‌ها با استفاده روش CVD و ICP ساخته شده‌اند.
این گروه تحقیقاتی با استفاده از این ساختار سه بعدی باتری یون لیتیم جدید تولید کرده و نشان دادند که ظرفیت آن نسبت به باتری‌های معمولی بهبود یافته و پایداری آن افزایش یافته است. این گروه تحقیقاتی نشان دادند که حتی در نرخ‌های شارژ/ دشارژ بالا، پایداری الکتروشیمیایی و فرآیند برگشت‌پذیری این باتری‌ها در سطح بالایی قرار دارد به طوری که نسبت به آندهای گرافیتی، ۱۶ برابر سریع‌تر هستند.
وی وانگ از محققان این پروژه می‌گوید: «سرعت بسیار بالای شارژ/ دشارژ این باتری‌ها دو دلیل عمده دارد: اول این که وجود نانولوله کربنی و گرافن و همچنین اتصال آن به فویل مسی موجب شده تا عبور حاملین بار با سرعت بالاتری انجام شود. دلیل دوم به ساختار مخروطی شکل نانوساختارهای سطح این آند مربوط می‌شود که موجب می‌شود همانند یک کانال کوچک باعث عبور سریع الکترولیت به درون الکترودها شده و عملکرد آند را بهبود می‌دهد.»
این مقاله در نشریه‌ی SMALL به چاپ رسیده است.
