یافته علمی جدید: اکسیژن عامل اصلی افزایش دوام و ایمنی باتری‌هاست

ICTPRESS - محققان برای اولین بار نقش محوری اکسیژن را در فرآیند‌های ذخیره و آزادسازی انرژی در یک باتری شناسایی کرده‌اند.

به گزارش شبکه خبری ICTPRESS به نقل از ایندیپندنت، یک مطالعه جدید نقش غیرمنتظره‌ای را برای اکسیژن در باتری‌ها آشکار کرده که می‌تواند راه را برای شارژ سریع‌تر، باتری‌های بادوام‌تر و ایمن‌تر هموار کرده و درک ما از نحوه عملکرد باتری‌های لیتیوم-یونی را تغییر دهد.

محققان دانشگاه‌های داندی و وارویک اعلام کردند که برای اولین بار نقش محوری اکسیژن را در فرآیند‌های ذخیره و آزادسازی انرژی در یک باتری شناسایی کرده‌اند. برای دهه‌ها، تصور می‌شد که اکسیژن صرفاً یک عنصر بی‌اثر است، در حالی که اعتقاد بر این بود که واکنش‌های اساسی در فلزاتی مانند نیکل، کبالت و آهن متمرکز هستند.

این تیم تحقیقاتی از مدل‌سازی کامپیوتری پیشرفته و آزمایش‌های آزمایشگاهی استفاده کردند که مشارکت فعال اکسیژن را در هر دو فرآیند شارژ و دشارژ نشان داد و دریچه‌ای را برای طراحی باتری‌های کارآمدتر با طول عمر بیشتر گشود.

دکتر هریشیت بانرجی، فیزیکدان نظری دانشگاه داندی، گفت که افزایش وابستگی به فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر و سیستم‌های ذخیره انرژی، از تلفن‌های هوشمند گرفته تا خودرو‌های برقی، درک مکانیسم‌های اساسی نحوه عملکرد باتری‌ها را بیش از پیش مهم می‌کند.

وی افزود که این کشف بینش‌های جدیدی در مورد نحوه عملکرد باتری‌ها در سطح اتمی ارائه می‌دهد که می‌تواند به غلبه بر یکی از بزرگترین چالش‌های پیش روی فناوری‌های فعلی کمک کند: درک محدود از علل فیزیکی تخریب باتری در طول زمان.

این مطالعه دو نوع اصلی از مواد کاتدی مورد استفاده در باتری‌های لیتیوم-یونی را مقایسه کرد: فسفات‌ها و اکسید‌های لایه‌ای. این مواد در ساخت باتری‌ها برای وسایل نقلیه الکتریکی و دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل استفاده می‌شوند. (کاتد، الکترود مثبت در باتری‌های لیتیوم-یونی در هنگام تخلیه (یعنی زمانی که دستگاه روشن است) است و یکی از دو الکترود اصلی در باتری، همراه با آند (الکترود منفی) است.)

نتایج نشان داد که فسفات‌ها مشارکت اکسیژن محدودی در واکنش‌ها نشان می‌دهند، در حالی که اکسید‌های لایه‌ای از طریق استخراج الکترون، مشارکت اکسیژن قابل توجهی را نشان می‌دهند که نقش حیاتی آن را در عملکرد باتری تأیید می‌کند.

محققان معتقدند که این درک جدید می‌تواند به توسعه باتری‌های سریع‌تر، بادوام‌تر، کارآمدتر و ایمن‌تر کمک کند.

یافته‌های این مطالعه در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.