دانشمندانی که در حال دستکاری مواد رایج باتری هستند، روشی برای بهبود چگالی انرژی با اصلاح ریزساختارهای مواد باتری ارائه کرده اند.
به گزارش تک ناک، مطالعه نشان می دهد این روش اصلاحی زیر ساختار باعث کارایی بهتر باتری و افزایش مسافت قابل طی شدن خودروی الکتریکی با استفاده از این باتری میشود. دانشمندان امیدوارند آزمایشهای بیشتر، بتوانند عملکرد را حتی بیشتر افزایش دهد.
این کار توسط دانشمندان موسسه علم و فناوری Skolkovo انجام شد و بر یکی از دو الکترود باتری به نام کاتد تمرکز دارد. در بسیاری از باتریهای لیتیوم یونی، این الکترود از اکسیدهای لایهای رسانای فلزات معروف به NMCs ساخته شده است که غنی از نیکل هستند و از ذرات هشت وجهی شکل تشکیل شدهاند.
این بدان معناست که وقتی یک جفت از این ذرات به هم میرسند، به ناچار فضاهای خالی در مرزها وجود دارد زیرا هیچ یک به طور یکپارچه در کنار هم قرار نمیگیرند. دانشمندان توانستند پیکربندی دو NMC معمولی را با تغییر روش سنتز تغییر دهند و نمک بی اثر را با دقت ادغام کنند تا تشکیل ذرات کروی را بر روی ذرات هشت وجهی ارتقا دهند.
الکساندرا ساوینا، یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح داد: «مواد ما یک NMC تک کریستالی با ذرات کروی است که بهترین های هر دو جهان را تا حد حداکثری چگالی ترکیب میکند.برخلاف پلی کریستال ها، ذرات پودر ساختار داخلی ندارند، بنابراین هیچ فضای خالی در مرز بین ذرات وجود ندارد. اما علاوه بر آن، شما همچنین می توانید تک بلورهای کروی شکل بیشتری را در همان حجم محدود نسبت به بلورهای هشت ضلعی بسته جا دهید، بنابراین چگالی بیشتری نیز در آن حالت به دست میآورید.»
به گفته این تیم، این ماده کاتد جدید، چگالی انرژی را تا 25 درصد افزایش میدهد. دانشمندان احتمال میدهند که حتی میتوان انرژی بیشتری را در یک حجم از طریق آزمایشهای بیشتر با اندازه ذرات، شاید مخلوط کردن ذرات کوچکتر و بزرگتر برای افزایش بیشتر چگالی کاتد، در یک حجم ذخیره کرد. یکی دیگر از ویژگیهای مفید طراحی این است که ذرات کروی تماس سطحی با الکترولیت باتری را به حداقل می رساند و تجزیه کاتد را کاهش میدهد.
پروفسور آرتم آباکوموف، محقق اصلی، گفت: مواد کاتدی در سخت باتری خودروهای الکتریکی یک گلوگاه مهم هستند، کاتدهای موجود در باتریهایی که ماشینهای الکتریکی از آن استفاده می کنند، تمایل دارند از اکسیدهای لایهای رسانای فلزات، از جمله اکسیدهای غنی از نیکل استفاده کنند. ما دو ماده متداول از این نوع را بهبود دادیم و به افزایش 10 تا 25 درصدی چگالی انرژی دست یافتیم. این به کاتدهای کوچکتر، باتری های فشرده تر و بنابراین ظرفیت ذخیره انرژی بیشتر برای همان حجم تبدیل میشود. به عنوان یک امتیاز اضافی، مواد با سرعت کمتری از بین میروند.
