ساخت باتری یون لیتیم سیمی شکل برای تلفن‌های هوشمند

[ERF@N]

محققان دانشگاه شانگهای با استفاده از نانولوله‌کربنی چندجداره و نانوکامپوزیت لیتیمی موفق به ساخت باتری یون ‌لیتیم به شکل سیم شدند که برای استفاده در ادوات الکترونیکی همراه نظیر عینک و تلفن‌های هوشمند مناسب است.

تلفن‌های هوشمند، عینک‌ گوگل و بسیاری از ادوات الکترونیکی همراه نیاز به منبع تامین انرژی دارند. پژوهشگران چینی اخیرا موفق به ساخت باتری یون لیتیم به شکل سیم شدند که دارای الکترودهای نانوکامپوزیتی است. این الکترودها از نانولوله‌های کربنی، اکسید تیتانیوم یا اکسید منگنز لیتیم ساخته شده‌اند.

نتایج این پژوهش در نشریه Angewandte Chemie به چاپ رسیده است. براساس اطلاعات درج شده در این مقاله، این باتری سبک، انعطاف‌پذیر، الاستیک و ایمن بوده و می‌تواند دانسیته انرژی بالایی را تامین کند.

روش‌هایی که پیش از این برای ساخت باتری‌ها و ابرخازن‌های سیمی شکل مورد استفاده قرار گرفته بود، مبتنی بر استفاده از دو رشته‌ الکترود تنیده شده در هم بود که به دلیل محدودیت‌های ذاتی باتری‌ها و ابرخازن‌ها امکان تجاری‌سازی آنها وجود نداشت.

باتری‌های یون لیتیم دانسیته انرژی بالایی داشتند، اما تاکنون به‌ صورت سیمی شکل ساخته نشده بودند. مشکل اصلی در این مسیر، مساله ایمنی این باتری‌ها است. لیتیم در طول شارژ، رشد کرده و حالت دندریمری به خود می‌گیرد. چنین فرآیندی موجب تشکیل مدار کوتاه در باتری شده و در نهایت باتری آسیب خواهد دید. این درحالی است که در باتری‌های سیمی، کشیده شدن و خم شدن از ویژگی‌های بارز باتری خواهد بود.

پژوهشگران دانشگاه شانگهای موفق شدند باتری یون‌لیتیم سیمی شکلی بسازند که دانسیته بالایی را تامین کرده و بسیار ایمن است. دلیل موفقیت آنها طراحی ویژه این باتری و مواد مورد استفاده آنها است. در این باتری، آند و کاتد از جنس نانولوله کربنی چندجداره است که در آنها یا از اکسید تیتانیوم لیتیم یا از اکسید منگنز لیتیم استفاده شده‌ است.

زمانی که باتری شارژ می‌شود، یون‌های لیتیم از شبکه اکسید منگنز لیتیم به سوی الکترولیت حرکت کرده و وارد شبکه اکسید تیتانیوم لیتیم آند می‌شود. در هنگام دشارژ شدن نیز فرآیند عکس اتفاق می‌افتد. از آنجایی که وارد شدن لیتیم به اکسید تیتانیوم لیتیم در ولتاژ 1.5 اتفاق می‌افتد، در نتیجه تشکیل مدار کوتاه با لیتیم دندریمری به ندرت اتفاق خواهد افتاد. بنابراین، این فرآیند بسیار ایمن است.