استفاده از برگ درخت بلوط برای تولید باتری‌های لیتیوم سدیم

به گزارش ایسنا، در گذشته نیز دانشمندان از لیمو یا سیب‌زمینی برای ساخت باتری استفاده کرده بودند اما اینک در تلاشی جدید از مواد آلی در توسعه یک باتری سدیمی استفاده کردند.

سدیم از لحاظ نظری شارژ بیشتری را نسبت به لیتیوم نگه می‌دارد اما در عمل نمی‌تواند چندین دوره شارژ و تخلیه را مدیریت کند. یکی از موانع پیدا کردن یک ماده آند مناسب است که با سدیم سازگار باشد. گرافیت که در باتری‌های لیتیوم یون استفاده می‌شود، مناسب نیست زیرا یون‌های سدیم، اندازه یونی بسیار بزرگتری از لیتیوم دارند. گرافن یک گزینه مناسب است اما برای تولید وقت گیر و گران قیمت است.

آزمایش‌های گذشته شامل دیگر منابع زیست توده مانند خزه تورب، پوست موز و پوست خربزه بوده اما نیازمند پردازش‌ها و پوشش‌دهی بیشتر است.

دانشمندان برگ درختان بلوط را تا 1000 درجه سانتی‌گراد گرما می‌دهند تا ساختار کربن موجود در آن آسیب ببیند و سپس با وارد کردن الکترولیت به منافذ برگ‌های طبیعی موجب جذب آن می‌شوند. برای حذف ناخالصی‌های دیگر معدنی که ممکن است با فرآیندهای الکتروشیمیایی تداخل داشته باشد، آنها برگ را به مدت 6 ساعت در کلرید هیدروژن قرار دادند.

محققان برگ آند را برای دوره شارژ و تخلیه مورد آزمایش قرار دادند که نتایج آزمایشات نشان داد که این باتری‌ها بعد از 200 چرخه دارای ظرفیت پایدار 90 درصد است. جالب توجه است که بهره وری شارژ نیز در حدود 75 درصد است.

اخبار علمی - ایسنا

ویدیو مرتبط :
مقایسه انفجار باتری لیتیوم-یون با باتری لیتیوم-پلیمری

---

خواندن این مطلب را به شما پیشنهاد میکنیم :

ساخت باتری سدیمی قابل شارژ از برگ درخت بلوط

به گزارش آنا به نقل از گیزمگ، تاکنون باتری‌های ارگانیکی با استفاده از لیمو یا سیب‌زمینی ساخته شده‌اند و این بار نیز دانشمندان با استفاده از برگ بلوط پخته‌شده باتری سدیمی ساخته‌اند. سدیم از نظر تئوری نسبت به باتری لیتیومی شارژ بیشتری نگه می‌دارد اما در عمل نمی‌توان دفعات زیادی این باتری را شارژ و خالی کرد.

در واقع یکی از موانع اصلی ساخت باتری سدیمی، یافتن مواد آندی است که با سدیم سازگار باشد. گرافیتی که در باتری‌های لی-یونی مورد استفاده قرار می‌گیرد، برای باتری سدیمی مطلوب نیست زیرا سایز یون‌های سدیم بسیار بزرگ‌تر از سایز لیتیوم‌ است. استفاده از گرافین در باتری سدیمی نیز امکان‌پذیر است اما این استفاده از این ماده نیز بسیار زمان‌بر است و برای تولید بسیار گران‌قیمت تمام می‌شود.

با این حال، دانشمندان دانشگاه مریلند و پکن برای ساخت باتری سدیمی خود ابتدا از منابع زیست‌توده‌ای دیگری نظیر فضولات گیاهی، پوست‌ موز، پوست خربزه استفاده کردند ولی متوجه شدند که تمامی آنها نیز به فرآیند اضافی دیگر و همچنین لایه‌نشانی هستند.

فی شن، یکی از اعضای این تیم تحقیقاتی در مورد این ابداع می‌گوید: «شکل طبیعی یک برگ نیازهای یک باتری را مرتفع می‌کند: مساحت سطح کم که خطاها را کاهش می‌دهد، وجود ساختارهای ریز بسیاری که در نزدیکی هم قرار دارند و فضا را به حداکثر می‌رسانند و ساختارهای داخلی با ابعاد درست و شکل که با الکترولیت سدیم مورد استفاده قرار می‌گیرند».

 

 

دانشمندان در ابتدا یک برگ را از طریق تجزیه در اثر حرارت، پخت آن در 1000 درجه سانتی‌گراد به مدت یک ساعت در یک مخزن بدون اکسیژن، خشک کردند و برای حذف ناخالصی‌های دیگر معدنی که ممکن است با فرآیندهای الکتروشیمیایی تداخل کند، آن را به مدت 6 ساعت در کلرید هیدروژن قرار دادند. نتیجه این کار، به وجود آمدن یک برگ کربنی شد که هنوز منافذ زیرین آن به برگ اجازه جذب آب و رد و بدل کردن گاز را می‌دهد.

این دانشمندان معتقدند که برگ منبع تجدیدپذیر و وافری برای تولید این باتری‌هاست که هیچ تاثیر منفی نیز روی محیط زیست ندارد و با استفاده از برگ می‌توان ذخیره‌سازی در مقیاس بزرگ به عنوان یک باتری را انجام داد.

 

اخبار علمی - آنا