ساخت باتری با قابلیت شارژ بسیار سریع

محققین با به استفاده از اکسید تنگستن نیوبیوم و جایگزین کردن آن به جای گرافیت در باتری های لیتیومی موفق به ساخت باتری‌هایی با قابلیت شارژ بسیار سریع شده‌اند.

پژوهشگران با بررسی نحوه تبادل لیتیوم در بین دو الکترود، باتری‌های جدیدی طراحی کرده‌اند که دارای مجراهایی پرظرفیت برای جریان یافتن حجم بیشتری از یون‌های لیتیومی است و از این طریق می‌توان ظرفیت ذخیره سازی باتری‌های یادشده را نیز افزایش داد.

اکسید تنگستن نیوبیوم که در این باتری‌ها به جای گرافیت مورد استفاده قرار گرفته، جریان یافتن یون‌های لیتیوم را با حجم و شدت بیشتر تسهیل می‌کند. اکسید تنگستن نیوبیوم برای استفاده در باتری‌های جدید ابتدا به شدت گرما داده می‌شود تا بتوان از آن برای تولید نانوذرات جدید استفاده کرد.

این نانوذرات روند هدایت یون‌های لیتیوم را تسهیل می‌کنند. البته طراحی فعلی این باتری‌ها برای استفاده در محصولاتی مانند خودروهای برقی که به مقدار زیادی انرژی نیاز دارند، مناسب نیست. اما پیش بینی می‌شود در آینده با تغییراتی در طراحی، باتری‌های مذکور با اتومبیل‌های برقی نیز سازگار شوند.

اکسید تنگستن نیوبیوم

ساختار فیزیکی و شیمیایی این مواد به دانشمندان کمک می‌کند تا بتوانند باتری‌های لیتیومی را توسعه دهند که با سرعت بالایی شارژ می‌شوند، در حین شارژ شدن به شدت داغ نمی شوند و بی خطر هستند. این مواد “اکسید تنگستن نیوبیوم”(niobium tungsten oxides) نام دارند.

در ساده‌ترین شکل، باتری‌ها از سه جزء ساخته می‌شوند: یک الکترود مثبت، یک الکترود منفی و یک الکترولیت. هنگامی که یک باتری در حال شارژ است، یون‌های لیتیوم از الکترود مثبت استخراج می‌شوند و در طول ساختار بلوری حرکت می‌کنند و الکترولیت نیز به سمت الکترود منفی حرکت می‌کند و هرچه این فرایند سریع‌تر رخ دهد، باتی سریع‌تر شارژ می‌شود.

محققان دانشگاه کمبریج در مطالعه اخیرشان با استفاده از اکسید تنگستن نیوبیوم توانستند سرعت جابجایی یون‌های لیتیوم از سمت الکترودهای منفی به الکترود مثبت و بالعکس را افزایش دهند.

به گفته محققان هنوز هم این مطالعه ادامه دارد اما قطعا یافته‌های این مطالعه به محققان در توسعه باتری‌هایی بهتر و پرسرعت‌تر کمک خواهد کرد.