نانوذرات سلنید مس، الکترولیت جامد برای باتری یون لیتیم

محققان با استفاده از یک جامد اَبـَریونی از جنس سلنید مس موفق به ساخت الکترولیت جامد برای باتری یون لیتیم شدند. نانوذرات سلنید مس قادراند پایداری و سرعت حرکت بالایی برای یون لیتیم در باتری‌ها ایجاد کنند.

با کوچکتر شدن ابعاد دستگاه‌ها، نیاز به باتری‌های کوچکتر، سریع‌تر و پایدارتر افزایش می‌یابد. از این رو، محققان دانشگاه ایلینویز موفق به ارائه جامد اَبـَریونی شدند که می‌توان از آن برای ساخت نسل جدیدی از باتری‌های یون لیتیم استفاده کرد.
پارشنت جین و سارا وایت به همراه پروگنا بانرجی نتایج یافته خود را در بخش نانوخوشه‌های سلنید مس، در نشریه nature communication به چاپ رساندند.
جین می‌گوید: «در حال حاضر ما در دوران شکوفایی نانوالکترونیک هستیم. ما به باتری‌های کوچک نیاز داریم که بتوان ان را روی یک تراشه قرار داد. ما از مواد نانوساختار برای ایجاد فناوری یون لیتیم استفاده کردیم. این مواد، پایداری مکانیکی و گرمایی بالایی دارند و مشکل نشت در آنها بسیار کم است. از آنجایی که امکان ایجاد الکترولیت بسیار نازک در آنها وجود دارد، بنابراین می‌توان باتری‌ها را کوچک‌سازی کرد.»
باتری‌های یون لیتیم استاندارد با الکترولیت‌های مایع پر شده است که یون لیتیم می‌تواند از میان آن عبور کند. زمانی که باتری در حال استفاده است، جریان به یک جهت حرکت می‌کند و در حال شارژ شدن، این جریان معکوس می‌شود.
این الکترولیت‌ها مشکلاتی دارند: حجم زیادی اشغال می‌کنند، در طول زمان و مصرف دائمی دچار آسیب شده، قابل اشتعال و نشت هستند. این در حالی است که الکترولیت‌های جامد پایدار بوده اما حرکت یون‌ها از میان آن‌ها بسیار آهسته است، بنابراین کارایی کمی دارند.
الکترولیت‌های نانوخوشه‌های سلنید مس مزیت الکترولیت‌های جامد و مایع را یکجا دارند؛ یعنی پایدار بوده و یون‌ها به سرعت از آن‌ها عبور می‌کنند. سلنید مس به عنوان ماده ابریونی در دمای بالا شناخته می‌شود، اما در صورتی که ابعاد آن کاهش یابد و به مقیاس نانوخوشه‌ برسد، این خاصیت ابریونی را در دمای اتاق خواهد داشت.
این گروه برحسب تصادف دریافتند که نانوخوشه‌های سلنید مس ( با ابعاد کمتر از 2 نانومتر) رفتاری متفاوت از ذرات بزرگتر دارند. دلیل این امر آن است که ذرات بزرگ تشکیل شبکه بلوری می‌دهند، اما نانوذرات رفتاری شبیه به سیال دارند.