محققان ایرانی در یک قدمی تولید دانش بومی یک نوع باتری مهم
محققان ایرانی با سنتر نانو کامپوزیت‌های چندلایه در تلاش هستند تا به دانش بومی ساخت یک باتری مهم دست پیدا کنند.
گروه علم و پیشرفت پایگاه خبری هیچ یک _تولید انرژی الکتریکی از نوعی از واکنش‌های شیمیایی برگشت‌پذیر، سازوکار اصلی در باتری‌هاست. با وجود اینکه امروزه از باتری‌هایی مانند باتری لیتیوم-یون در ابزارهای الکترونیکی به صورت فراگیر استفاده می‌شود، این باتری‌ها در برخی مشخصه‌ها ضعف جدی دارند و به همین دلیل، محققان مختلف همواره به دنبال ارتقای اجزای آن یا پیشنهاد باتری‌های جدید هستند.
یکی از باتری‌های نوظهور، باتری آلومینیومی است که در صورت بهبود مشخصه‌ها می‌تواند به عنوان جایگزین باتری لیتیوم-یون در آینده مطرح باشد. در همین راستا، ستاد نانوفناوری معاونت علمی، طرحی از محققان ایرانی را معرفی کرده است که موضوع آن در خصوص همین باتری نوظهور است.
«سنتز نانوکامپوزیت V2CTx/CNT و بررسی خواص الکتروشیمیایی آن» عنوان طرحی است که مطهره‌سادات محسنی صالحی منفرد با راهنمایی احسان طاهری نساج در دانشگاه تربیت مدرس به پایان رسانده است. نتایج این طرح نشان می‌دهد با این نانوکامپوزیت می‌تواند الکترودها و عملکرد باتری آلومینیومی را ارتقا دهد.
نانولوله‌های کربنی (CNT)، به دلیل خواص مکانیکی، الکتریکی و سطحی و توانایی آن‌ها برای انطباق با ساختارهای نانوکامپوزیت مختلف، امروزه به عنوان ماده‌ای قابل توجه در ساخت الکترودهای باتری‌ها و ابرخازن‌ها مطرح هستند.
صالحی منفرد در خصوص سازوکار باتری‌ها تشریح کرد: سازوکار عملکرد باتری‌های یونی، رفت‌وآمد یون‌ها بین الکترودها از طریق یک الکترولیت مایع یونی است. یون‌ها از آند خارج و حین فرایند دشارژ وارد کاتد می‌شوند. در طول شارژ، روند مخالف رخ می‌دهد؛ بنابراین الکترود نقش قابل‌توجهی در عملکرد باتری ایفا می‌کند.
بررسی تأثیر کامپوزیت‌سازی بر ظرفیت ویژه و چرخه‌پذیری الکتروشیمیایی باتری، بهینه‌سازی اندازه و مورفولوژی پودرهای ماده فعال کاتدی از اهداف این طرح ذکر شده است.
مجری طرح خاطرنشان کرد: نتایج حاصل از این پروژه، به ایجاد دانش بومی تولید الکترود کاتدی باتری آلومینیوم – یون و یا ابرخازن آلومینیومی کمک می‌کند و حتی با امکانات و تجهیزات می‌توان نمونه محصول را نیز تولید کرد.
وی تشریح کرد: انرژی الکتروشیمیایی یک راه‌حل مناسب برای جایگزینی انرژی فسیلی است، از این رو در دهه‌های اخیر پژوهش‌های فراوانی روی توسعه دستگاه‌های تولید و ذخیره‌سازی انرژی انجام شده است به‌طوری‌که استفاده از انرژی‌های خورشیدی، بادی و دیگر انرژی‌های تجدیدپذیر گسترش‌یافته و از دستگاه‌های مطلوب ذخیره انرژی همانند باتری‌ها و ابرخازن‌ها بهره‌برداری می‌شود.
صالحی اضافه کرد: به‌تازگی، باتری‌های قابل شارژ آلومینیوم – یون به‌عنوان جایگزین امیدوارکننده باتری‌های لیتیوم – یون موردتوجه قرار گرفته‌اند. استفاده از مواد با ظرفیت بالا به این خاطر است که این ساختارها راه جدیدی را برای دستیابی به ذخیره‌سازی انرژی با چگالی انرژی بالا در سرعت‌های بالای شارژ ایجاد می‌کنند.
مجری طرح در خصوص سنتز و بررسی خواص الکتروشیمیایی ماده کاتدی V2CTx گفت: امکانات متمرکز برای سنتز ماده وجود نداشت و برای این کار از چند دانشگاه کمک گرفتیم؛ اما متأسفانه شیوع کرونا و تعطیلی مراکز آزمایشگاهی و دانشگاه‌ها در ادامه فعالیت وقفه ایجاد کرد. هزینه‌های بالای تحقیقات هم می‌توانست فعالیت را متوقف کند و اگر گرنت استاد راهنما و تقبل هزینه‌ها توسط ایشان نبود، با توجه به بالارفتن تصاعدی دلار، مشکلات زیادی پیش‌روی ما بود.
بنا به اعلام ستاد نانوفناوری، این طرح مورد حمایت بنیاد علم ایران بوده است. این بنیاد طرح‌های لبه علمی و مرز دانشی را حمایت می‌کند.
