پژوهشگران کره‌ای موفق به تولید گرافنی عاری از نقص شده و با استفاده از آن آندی با عملکرد بالا برای باتری یون لیتیم ساختند. این گروه موفق به ثبت رکورد بالاترین ظرفیت در این نوع باتری‌ها شدند.
ثبت رکورد بالاترین ظرفیت باتری یون لیتیم با الکترود گرافنی
گرافن پتانسیل‌های زیادی برای استفاده در باتری‌های یون لیتیم دارد، این در حالی است که در گرافن معمولا نقص‌های ساختاری مشاهده می‌شود. تا کنون شرایط برای تولید انبوه گرافن با ابعاد بزرگ، عاری از نقص، با ساختاری یکنواخت و قابل تنظیم به منظور استفاده در باتری‌ها فراهم نبوده است. اخیرا پژوهشگران موفق به ساخت ورق گرافنی بدون نقص ساختاری شدند. این گروه گرافن تولید شده را اطراف Co3O4 پیچیده و در نهایت آندی با عملکرد بالا برای باتری‌های یون لیتیم ساختند.
جانک‌کی پارک و هی‌تاک کیم از موسسه علوم و فناوری‌های پیشرفته کره (KAIST) با همکاری محققانی از دانشگاه ملی هابت این آند جدید را تولید کرده و نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای با عنوان “Defect-Free, Size-Tunable Graphene for High-Performance Lithium Ion Battery.” در نشریه Nano Letters منتشر کردند.
در حال حاضر تمام روش‌های تولید گرافن با کیفیت بالا به دو دسته تقسیم می‌شوند: راهبردهای مکانیکی و شیمیایی. هر چند روش لایه لایه کردن می تواند منجر به گرافن‌هایی با کیفیت بالا شود اما محصول نهایی کم بوده و برای تولید انبوه مناسب نیست. روش‌های شیمیایی برای تولید انبوه مناسب است اما مملو از نقص‌های ساختاری است.
در این روش جدید پودر گرافیت درون لوله پیرکس وارد شده و سپس آن را درون لوله دیگری قرار می‌دهند. میان دو لوله مقداری پتاسیم قرار داده شده و در لوله‌ها بسته شده و به آن گرما داده می‌شود. گرما موجب گداخته شدن پتاسیم شده و مولکول‌های آن به حرکت درآمده و وارد صفحات گرافیت می‌شود. با نفوذ این مولکول‌ها به میان ورق‌های تشکیل دهنده گرافیت، این ترکیب وارد محلول پیریدین می‌شود که این کار منجر متورق شدن لایه‌های گرافن می‌شود.
این گروه تحقیقاتی فاکتورهای مهمی نظیر دما و محلول مورد استفاده در این فرآیند را تغییر داده و در نهایت موفق به کنترل کیفیت و ابعاد گرافن شدند.
محققان با استفاده از این گرافن آندی با کارایی بالا تولید کردند. نتایج آزمایش‌های انجام شده نشان داد این آند بعد از ۲۰۰ بار شارژ/دشارژ شدن، ۱۰۵۰ میلی‌آمپرساعت بر گرم ظرفیت دارد. این بالاترین ظرفیت میان الکترودهای Co3O4 است. این درحالی است که در آندهای Co3O4 عاری از گرافن، ظرفیت بعد از ۲۰۰ بار شارژ/دشارژ افت می‌کند.
