شاید این مطالب برایتان مفید باشد
به گزارش روز دوشنبه گروه علمی ایرنا از دانشگاه تهران، نتایج پژوهشی که به سرپرستی مجتبی حقیقی یزدی، عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشکدگان فنی دانشگاه تهران و با همکاری پویا گرجی، دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک دانشگاه تهران و مارال قهرمانی، عضو هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس انجام شده، نشان می‌دهد استفاده از موادی از جمله بایندر (رزین یا پلیمر) پلی‌یورتان (Polyurethane) و جمع‌کننده‌های جریان فیبر کربنی در الکترودهای LiFePO₄ باتری‌های لیتیوم-یونی، می‌تواند به ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی، پایداری چرخه‌ای و کارایی کلی این باتری‌ها کمک کند.
حقیقی یزدی درباره کارایی باتری‌های لیتیوم-یونی گفت: باتری‌های لیتیوم-یونی به دلیل مزایایی نظیر چگالی انرژی بالا، عمر طولانی و کارایی مناسب، نقشی کلیدی در تأمین انرژی ابزارهای الکترونیکی و خودروهای الکتریکی ایفا می‌کنند. اما این باتری‌ها دچار چالش‌هایی چون کاهش ظرفیت در طول زمان و پایداری ضعیف در شرایط دمایی مختلف هستند. در مطالعه اخیر تلاش شد با ارائه راهکاری نوین، این چالش‌ها تا حدودی رفع شود.
وی در خصوص نحوه انجام این پژوهش گفت: در این پژوهش، از بایندرهای مختلف به عنوان جایگزین بایندرهای سنتی استفاده شده است. بایندرها به عنوان چسباننده‌های اجزای الکترود، نقش مهمی در استحکام مکانیکی و کارایی الکتروشیمیایی ایفا می‌کنند. این بایندرها با کاهش غلظت قطبیت (Concentration Polarization) مسیرهای همواری را برای انتقال یون لیتیوم درون الکترود فراهم می‌کنند. همچنین با انعطاف‌پذیری بالا و مقاومت شیمیایی و مکانیکی قابل توجه از تخریب ساختار کاتدها و جدا شدن مواد فعال الکترودی از سطح جمع‌کننده‌های جریان ناشی از نوسانات حجمی الکترودها که عمدتاً در اثر ورود و خروج مکرر یون‌ها در چرخه‌های شارژ و دشارژ رخ می‌دهد، می‌توانند عملکرد بهتری نسبت به بایندرهای رایج داشته باشند.
حقیقی افزود: از سوی دیگر، در این مطالعه جمع‌کننده جریان فیبر کربنی جایگزین مواد سنتی مانند آلومینیوم و مس شده است. این ماده به دلیل سبکی، مقاومت در برابر خوردگی و رسانایی بالا و همچنین امکان ذخیره انرژی به دلیل ساختار کربنی، نقش مهمی در کاهش وزن باتری و افزایش کارایی آن ایفا می‌کند. ترکیب هم‌زمان این دو نوآوری باعث شده است که عملکرد الکتروشیمیایی و مکانیکی الکترودهای LiFePO₄ به طور قابل توجهی بهبود یابد.
وی اظهار داشت: آزمایش‌های انجام شده در این پژوهش نشان داده‌اند استفاده از بایندرهای PU و PVDF-HFP-g-PSSA و جمع‌کننده‌های جریان فیبر کربنی، ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی و تعداد چرخه‌های شارژ و دشارژ باتری را به طور قابل‌توجهی بهبود می‌بخشد. این ترکیب نوین باعث افزایش طول عمر باتری و بهبود پایداری مکانیکی آن در ابعاد ماکرو و میکرو می‌شود. استفاده از این مواد در باتری لیتیوم-یونی، هزینه‌های تولید این باتری را نیز کاهش می‌دهد.
حقیقی تأکید کرد: این یافته‌ها می‌توانند در ساخت تجهیزات مختلفی از جمله خودروی الکتریکی، هواپیما، ماهواره، سامانه ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ و ابزارهای الکترونیکی پیشرفته مورد استفاده قرار گیرند. کاهش وزن باتری، افزایش کارایی و بهبود پایداری چرخه‌ای از جمله مزایای کلیدی این دستاوردها محسوب می‌شوند.
مقالات منتج از این پژوهش در نشریه ذخیره انرژی Journal of Energy Storage و انرژی مقرون‌به‌صرفه ACS Applied Energy Materials منتشر شده و از طریق پیوند در دسترس است.
منبع
