جهش در برد خودروهای برقی با فناوری جدید باتری که ۹۷٪ ظرفیت را حفظ می‌کند

محققان دانشگاه ملی علم و فناوری سئول (Seoultech) به یک پیشرفت مهم در فناوری باتری‌های لیتیوم یونی دست یافته‌اند، که نویدبخش خودروهای الکتریکی مطمئن‌تر و مقرون به صرفه‌تر و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی است. 'با افزایش تقاضای جهانی برای باتری‌های پایدار و اقتصادی، باتری‌های لیتیوم یونی به عنوان راه‌حل‌های ذخیره انرژی در جلوه هستند'، گفتند پژوهشگران. این تیم تحقیقاتی یک تکنیک نوآورانه برای بهبود عملکرد و پایداری کاتدهای با ولتاژ بالا LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) توسعه داده است که به عنوان ماده‌ای با قابلیت بالا برای باتری‌های با انرژی بالا محسوب می‌شود. 'برای بهبود عملکرد کاتدهای LNMO، یک سطح خارجی غنی شده با K2CO3 و زیرسحری با فاصله لیتیوم جزئی از ذرات LNMO را از راه یک روش شیمیایی مرطوب با کمک KOH معرفی کردیم'، توضیح داد پروفسور دونگووک حان که تیم را هدایت کرد. 'اثر هم‌افزایشی این لایه‌ها منجر به عملکرد چشمگیر شارژ/دشارژ الکتروشیمیایی و افزایش پایداری حرارتی کاتدهای LNMO شده است.' LNMO به عنوان ماده‌ای با قابلیت بالا برای کاتدهای با ولتاژ بالا به دلیل پایداری حرارتی ذاتی و مقرون به صرفه بودن آن شناخته شده است. 'با این حال، استفاده از آن به دلیل واکنش‌های جانبی ناخواسته مانند تجزیه الکترولیت محدود است که عملکرد آن را با گذشت زمان کاهش می‌دهد'، تاکید تیم. تجزیه در سطح میان‌کاتد و الکترولیت، که مایعی است که یون‌ها را درون باتری هدایت می‌کند، رخ می‌دهد. این تجزیه منجر به تشکیل یک لایه مقاوم بر روی سطح کاتد می‌شود که جریان یون‌های لیتیوم را مختل کرده و به مرور زمان عملکرد باتری را کاهش می‌دهد. برای غلبه بر این چالش، پروفسور حان و تیم او از یک روش مهندسی دوگانه پیچیده استفاده کردند. با ایجاد مسیرهای بدون لیتیوم در زیرسطح ذرات LNMO، محققان احتمال مهاجرت سریع‌تر و کارآتر یون‌های لیتیوم را فراهم کردند. این انتقال یون لیتیوم بهبود یافته قابلیت نرخ باتری را بهبود می‌بخشد، که امکان شارژ و دشارژ سریع‌تر را فراهم می‌سازد. سپس، محققان یک لایه حفاظتی از K₂CO₃ بر روی سطح ذرات LNMO معرفی کردند. این لایه به عنوان یک سد در برابر تجزیه الکترولیت عمل می‌کند و از تشکیل لایه مقاوم به عملکرد جلوگیری می‌کند. این لایه حفاظتی به طور قابل توجه عمر چرخه و ثبات کلی باتری را افزایش می‌دهد. در آزمایش‌ها، کاتدهای با سطح مهندسی، قابلیت برتری را نشان دادند. 'کاتدها ظرفیت دشارژی حدود ~۱۱۰ mAh/g با حفظ ظرفیت ۹۷٪ پس از ۱۰۰ چرخه نشان دادند، که پیشرفت قابل توجهی نسبت به ظرفیت دشارژ ۸۹ mAh/g و حفظ ۹۱٪ کاتدهای LNMO درمان نشده است'، افزودند محققان. 'ما بر این باوریم که این پیشرفت موجب بهبود کاربردهای باتری‌ها در خودروهای الکتریکی بزرگ‌مقیاس و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی می‌شود که قابلیت چگالی انرژی بالا و ایمنی بی‌نظیر را فراهم می‌آورد'، نتیجه‌گیری کرد پروفسور حان. صنعت باتری لیتیوم یونی اخیراً شاهد چندین پیشرفت بوده است. شرکت Anthro Energy مستقر در آمریکا اخیراً تکنولوژی الکترولیت Proteus خود را معرفی کرد، که ادعا می‌شود برای باتری‌ها انقلابی محسوب می‌شود. به گفته این شرکت، این ماده می‌تواند از مایع به جامد تغییر کند و باتری‌های قدرتمندتر، با دوام‌تر و ایمن‌تر ایجاد کند. علاوه بر این، پیشرفت‌هایی در بهبود کارایی فرآیندهای استخراج لیتیوم انجام شده است. در این رشته، محققان در دانشگاه Penn State یک روش الکتروشیمیایی برای استخراج لیتیوم از سنگ معدن ساخته‌اند که ۹۲٪ کارآمد است و انتشار گازهای گلخانه‌ای را تا ۷۵٪ کاهش می‌دهد.