مقالات

دوده شمع، هزینه های تولید باتری لیتیوم یون را کاهش خواهد داد

نوشته شده توسط علی خورشیدی بنام

چند سالی است که با گسترش روزافزون فناوری ها و ابزارک (گجت) های همراه، اهمیت سیستم تغذیه آنها یعنی باتری دوچندان شده و رشد صنعت باتری نیز خواه ناخواه دچار تغییرات عمده ای شده است.
هرچند که شاید برخی سیاست های فروش مانع از آن شده باشد که رشد باتری ها همچون دیگر فناوری ها سریع باشد.
پژوهشی تازه نشان داده است که مواد کربنی زائدی (دوده) که با سوختن شمع باقی می مانند، می تواند برای ساخت باتری های بزرگ تر و قوی تر لیتیوم یونی استفاده گردند؛ باتری هایی که این روزها در مبحث خودروها و ماشین های الکتریکی بسیار پرکاربردتر از گذشته شده اند.
دو پژوهشگر از انستیتو تکنولوژی هندوستان دریافته اند که دوده شمع به خاطر ساختمان اتمی نانوذرات فراکتال مانند و نیز هزینه بسیار ارزان تولید آن، می توانند به جای مواد تجاری فعلی به عنوان مواد سازنده «آند» باتری ها استفاده شوند.
«چاندرا شارما» و «مانوهار کاکونوری» مشغول مطالعه روی خواص الکتروشیمیایی دوده شمع هستند. دوده شمع از جنس کربن است و به همین دلیل می تواند پتانسیل استفاده به عنوان الکترود را در صنعت داشته باشد.
آنها از نوک و وسط شعله شمع دوده ها را جمع کرده و با هم مقایسه و آزمایش کرده اند. دوده جمع آوری شده از نوک شمع -که حرارت آن به ۱۴۰۰ درجه سلسیوس می رسد- عاری از هرگونه ناخالصی ها و موم بوده و به همین علت هادی بهتر جریان الکتریکی می باشند.
در هر دو حالت پژوهشگران دریافتند که پروسه سوختن شمع یک شبکه نانوکربنی متصل به هم ایجاد می کند. کربن معمولی (عمدتا به صورت گرافیت) برای ساخت باتری های قوی تر مانند انواع استفاده شده در خودروهای الکتریکی، به علت ساختمان مولکولی کریستالیزه نمی تواند جریان بالا و کافی را ایجاد کند اما شکل و اندازه این نانوذرات در دوده -که بین ۳۰ تا ۴۰ نانومتر هستند- می توانند جریان لازمه بیش تری را تولید کنند.
این پژوهشگران از دوده به عنوان ماده هادی در یک باتری با استفاده از تکنیک چرخه شارژ-دشارژ یا CCD استفاده کرده اند. این تکنیک همانند سیکل های تکرار شونده شارژ و دشارژ باتری است که در آن باتری به صورت ایده آل ظرفیت اولیه خود را پس از صدها یا هزاران بار شارژ و دشارژ به میزان اندک از دست خواهد داد.
شارما و کاکونوری چندین نوع از C –rate را آزمایش کردند – C-rate نامیست که به جریان شارژ و دشارژ داده اند که ۱C معادل ماکزیمم ظرفیت باتری است. بنابراین یک باتری ۱۰۰۰ میلی آمپر ساعت، جریان ۱۰۰۰ میلی آمپر را در یک ساعت می تواند تامین کند اکر با ریت ۱Cدشارژ شود.- جالب اینجاست که دوده شمع در جریان های بالا عملکرد بهتری از خود نشان می دهد. برای مثال در ۰٫۱C، بازده پس از ۱۰۰ بار چرخه شارژو دشارژ۶/۹۱ درصد بوده و احتباس ظرفیت آن فقط ۷/۲۴ درصد بود اما در ۱۰C، بازده به ۱/۹۸ درصد رسید و احتباس ظرفیت ۶/۴۶ درصد بود و اعداد پس از ۱۰۰۰ بار چرخه نیز مشابه همین اعداد بود.
پژوهشگران این را نشانه ای مثبت برای استفاده از دوده شمع به عنوان آند در باتری های خودروها و ماشین آلات الکتریکی یافتند که نه تنها دارای عملکرد بهتری است، بلکه مقیاس و ارزانی آن برای تولید انبوده بسیار چشمگیر است.
حال باید دید که مسیر رشد و پیشرفت باتری ها به کجا خواهد رسید! آیا همچنان بباید نگران تمام شدن باتری های ابزارک ها (گجت) و حتی خودروی الکتریکی خود باشیم و یا اینکه حباب فناوری این بار در راه باتری ها خواهد ترکید؟

+ توضیح تصویر مطلب : سوختن شمع ممکن است باعث تولید یک آند ارزان و موثر برای باتریهای لیتیوم یون با ظرفیت بالا شود.

درباره نویسنده

علی خورشیدی بنام

دیدگاه شما چیست