اختراع دانشمند ایرانی در آمریکا
ابزار اپل: پژوهشی که با همکاری «مژگان نژاد» دانشمند ایرانی انجام شده است، نشان میدهد مواد تشکیل دهنده چوب می توانند ایمنی و طول عمر باتری های لیتیوم-یون را بهبود ببخشند.
به گزارش ابزار اپل به نقل از خبر آنلاین، تعدادی از مصرف کنندگان نگران خطرات مرتبط با بهره گیری از باتری های لیتیوم-یون هستند که در همه چیز از تلفن گرفته تا لپ تاپ و وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شوند. محققان «دانشگاه ایالتی میشیگان»(MSU) دریافته اند که یک ماده طبیعی موجود در چوب می تواند ایمنی باتری را بهبود ببخشد و در عین حال، عمر باتری را افزایش دهد.
به نقل از ایسنا، «چنگچنگ فانگ»(Chengcheng Fang) دانشیار دانشکده مهندسی دانشگاه ایالتی میشیگان و «مژگان نژاد» دانشیار دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی این دانشگاه با همکاری یکدیگر «لیگنین»(lignin) را که یک ماده طبیعی در چوب است و به استواری آن کمک می نماید، به یک لایه جداکننده نازک تبدیل کردند. این لایه را می توان در باتری های لیتیوم-یون مورد استفاده قرار داد تا از اتصال کوتاه که می تواند به حریق منجر شود، پیشگیری کند. فنگ اظهار داشت: ما می خواستیم باتری بهتری بسازیم که ایمن، کارآمد و پایدار باشد.
درون یک باتری، الکترودهای کاتد با بار مثبت و آند با بار منفی به جریان الکتریسیته کمک می کنند. برای جدا نگه داشتن این الکترودها، یک جداکننده تجاری به طور معمول از مواد پلاستیکی پلی اتیلن و پلی پروپیلن ایجاد می شود که می تواند در دمای نزدیک به ۱۰۰ درجه سلسیوس انقباض یابد. بدون صیانت از جداکننده، طرف های کاتد و آند باتری می توانند با یکدیگر تماس داشته باشند و به بروز اتصال کوتاه تصادفی و حریق یا انفجار احتمالی منجر شوند. در مقابل، جداکننده های تولید شده از لیگنین طی آزمایش ها پایدار ماندند و تا دمای ۳۰۰ درجه سلسیوس از نظر اندازه کوچک تر نشدند.
این گروه پژوهشی، ضخامت های گوناگونی از لیگنین را آزمایش کردند و دریافتند لایه های نازک با ضخامت ۲۵ میکرومتر که نازک تر از یک چهارم موی انسان هستند، موثرترین لایه در پایدار نگه داشتن داخل باتری و ممانعت از اتصال آند و کاتد به شمار می روند.
استفاده از لایه لیگنین درون باتری، مزیت دیگری هم داشت. افزایش پایداری درون باتری به بهبود چرخه عمر یا تعداد دفعات شارژ و استفاده از باتری کمک کرد. فنگ اظهار داشت: ما از دیدن اینکه لایه لیگنین چرخه عمر باتری را نیز بهبود بخشیده است، شگفت زده شدیم. ما چرخه عمر باتری را ۶۰ درصد افزایش دادیم.
مزیت سوم این مطالعه، سازگاری آن با محیط زیست است. محققان توانستند جداکننده های لیگنین را با بهره گیری از یک روش فرآوری خشک و کم هزینه تولید کنند. این بدان معناست که آنها توفیق یافتند مقادیر زیادی از لایه لیگنین را بر طبق تقاضا تولید کنند و حلال های مضر را که به طور معمول در تولید جداکننده های سنتی استفاده می شوند و می توانند برای محیط زیست مضر باشند، به کار نبرند.
در این مورد، محققان توانستند از لیگنین و سایر موادی که امکان تبدیل ۱۰۰ درصد مواد اولیه را فراهم می کردند، برای ساخت یک لایه بدون ایجاد هیچ نوع ضایعات یا آلودگی بهره گیرند.
فنگ اظهار داشت: لیگنین خصوصاً لیگنوسولفونات بطور طبیعی فراوان است و برای عملکرد در باتری ها نیاز به عملیات اضافی ندارد. این مطالعه، یک مسیر طراحی جدید را برای بهبود ایمنی و قابلیت تولید مواد باتری نشان میدهد.
منبع: ابزار اپل
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب