نانو لوله های کربنی و افزایش چشمگیر سرعت شارژ باتری های لیتیومی

محققان با استفاده از نانولوله های کربنی به موفقیتهای قابل توجهی در زمینه باتریهای لیتیومی و افزایش کارایی آن دست پیدا کردند.

این تحقیق در کالج مهندسی دانشگاه «Texas A&M» و مرکز معماری باتری صورت گرفته که نشان از پتانسیل بالای آن دارد. زمانی که باتری‌های لیتیوم یونی سنتی شارژ و دشارژ می‌شوند، یون‌های لیتیوم میان کاتد و آند حرکت می‌کنند که آند معمولا از ترکیب گرافیت و مس ساخته می‌شود.محققان به جای استفاده از ترکیب گرافیک و مس از لیتیوم خالص استفاده کردندکه چگالی انرژی بالایی دارد و ضمن افزایش ظرفیت باتری ها تا 10 برابر امکان شارژ سریع باتری های لیتیومی را فراهم میکند. مشکل اصلی در این راه، شاخک‌های متراکم با نام «دندریت» است. این ساختارهای شبیه به درخت زمانی که یون‌های لیتیوم به صورت مساوی رسوب نمی‌کنند، روی سطح ایجاد می‌شوند و با رشد خود، باعث ایجاد حفره در باتری یا اتصال کوتاه و آتش گرفتن آن می‌شوند. اگر چنین اتفاقی رخ ندهد، آن‌ها باعث تخلیه سریع شارژ باتری می‌شوند.

در تحقیق جدید پژوهشگران به سراغ نانولوله‌های کربنی رفته‌اند. این پژوهش مشابه با تحقیق دیگری در سال ۲۰۱۸ است که در آن از یک فیلم نازک نانولوله کربنی استفاده شده بود، البته در مطالعه جدید محققان رویکرد متفاوتی را در پیش گرفته‌اند. این تیم برای آند از نانولوله‌های کربنی برای ساخت داربست‌های متخلخل سه بعدی با مولکول‌ها استفاده کردند که اتصال یون‌های لیتیوم به سطح را در پی دارد. محققان آزمایشات زیادی انجام دادند، اما در نهایت با غلظت مناسب این مولکول‌ها توانستند آند باتری با عدم امکان ایجاد دندریت در سطح تولید کنند.