اخیرا روشی برای تولید الکترودهای سبک و کارا از نانوذرات ارائه شده است، الکترودهایی که عاری از کربن و پلیمر بوده و در نتیجه وزن آن کاهش و سرعت حرکت الکترون در آن افزایش یافته است.
ساخت الکترودهایی از نانوذرات بدون نیاز به افزودن کربن و پلیمر
دانشمندان آمریکایی روش ساده و کارایی برای تولید فیلم‌های کلوئیدی سبک و عاری از کربن و پلیمر ارائه کردند. از این فیلم‌های کلوئیدی می‌توان برای ساخت الکترودهای باتری یون لیتیم استفاده کرد تا با آن عملکرد باتری‌‌ها را بهبود داد. در این روش نیاز به افزودنی خاصی نیست که در نهایت منجر به تولید الکترودهایی می‌شود که هدایت الکتریکی بالایی دارد. از نتایج این پژوهش می‌توان برای تولید باتری‌های کارا و سبک‌تر که از حجم کمتری هم برخوردار است، استفاده شود همچنین از نتایج این پروژه می‌توان برای ایجاد سیستم‌های الگو جهت مطالعه فیزیک الکترودهای نانوذره‌ای استفاده کرد.
رهبر این تیم تحقیقاتی ریچارد رابینسون، استادیار رشته علوم و مهندسی مواد دانشگاه کرنل است که با همکاری دان هیونگ ها مقاله‌ای از نتایج این پژوهش در نشریه Nano Letters به چاپ رسانده است.
مدت‌هاست که دانشمندان نانوذرات را به‌عنوان ماده‌ای فعال در آند و کاتد باتری‌های یون‌لیتیم مورد مطالعه قرار می‌دهند دلیل این امر تاثیر مثبت این نانوذرات در افزایش خواص الکتروشیمیایی آنها است. رابینسون می‌گوید برای این که بتوان از نانوذرات کلوئیدی در الکترودها استفاده کرد باید آنها را با مواد حاوی کربن ترکیب نمود تا هدایت الکتریکی الکترود افزایش یابد. همچنین باید این ترکیبات را با پلیمر مخلوط نمود تا چسبندگی ماده نهایی به حد ایده‌آل برسد. در صورتی که نانوذرات کلوئیدی را با کربن و پلیمر ترکیب کنید، وزن نهایی محصول افزایش قابل ملاحظه‌ای می‌یابد همچنین حرکت الکترون درون این ساختار با دشواری همراه خواهد بود.
برای حل این مشکل پژوهشگران این پروژه از رسوب الکتروفورتیک استفاده کردند تا با این کار نانوذرات را به سطح الکترود متصل کنند. با این کار ساختاری رسانا ایجاد می‌شود که قادر است حرکت الکترون را تسهیل کند. نتایج این پژوهش نشان داد که عملکرد باتری نهایی بهبود قابل توجهی داشته است و به درجه‌ای از کیفیت می‌رسد که با روش‌های رایج قابل استحصال نیست. به محض اتصال نانوذرات به سطح الکترود، نانوذرات از پایداری قابل توجهی برخوردار شده و در محلول حل نمی‌شوند. از مزایای دیگر این روش آن است که استحکام مکانیکی این الکترودها بسیار بیشتر از الکترودهای رایج می‌باشد.
این تیم تحقیقاتی موفق شد تا الکترود لایه نازکی از جنس نانوذرات اکسید کبالت تولید کند که در آن کربن و پلیمر استفاده نشده است. ظرفیت حجمی این الکترود حتی بعد از ۵۰ مرتبه شارژ و دشارژ هنوز در سطح بالایی قرار دارد.
