فناوری جدید باتری، خودروهای برقی را ایمن‌تر می‌کند.

اگرچه هنوز در مرحله تحقیق است، فناوری باتری حالت جامد مبتنی بر منیزیم به دلیل طول عمر برتر آن در مقایسه با طرح‌های سنتی، توجه‌ها را به خود جلب کرده است.

اگرچه به دلیل پتانسیل آن برای ایمنی و کاهش هزینه‌های مواد، جایگزین امیدوارکننده‌ای برای فناوری باتری لیتیوم-یون در نظر گرفته می‌شود، اما واکنش‌های نامطلوب در سطح مشترک بین اجزای باتری منیزیم حالت جامد منجر به کاهش عملکرد و کوتاه شدن عمر باتری می‌شود.

این صنعت در تلاش است تا باتری‌های خودروهای برقی را ایمن‌تر و بادوام‌تر کند.

عکس: رویترز

یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه توهوکو (ژاپن) راهی برای تبدیل واکنش‌های شیمیایی که معمولاً عملکرد باتری را کاهش می‌دهند به مکانیسم‌هایی که پایداری و انتقال یون را بهبود می‌بخشند، پیدا کرده‌اند. آنها کشف کردند که این واکنش‌های اتصال لزوماً نیازی به حذف ندارند؛ در عوض، کنترل دقیق آنها می‌تواند تحرک یون‌های منیزیم را در باتری بهبود بخشد و در عین حال پایداری بلندمدت را حفظ کند.

این تیم تحقیقاتی یک الکترود آند از جنس آلیاژ منیزیم-قلع (Mg-Sn) برای ایجاد تعادل بین واکنش‌پذیری شیمیایی و انتقال یون توسعه دادند. با تنظیم سطح و ساختار داخلی آند، شرایطی ایجاد کردند که از رسوب یکنواخت‌تر منیزیم و حرکت روان‌تر یون‌ها در حین شارژ و دشارژ پشتیبانی می‌کرد.

پروفسور هائو لی از موسسه تحقیقات مواد پیشرفته در دانشگاه توهوکو گفت: «برای مدت طولانی، واکنش‌های سطح مشترک چیزی تلقی می‌شدند که باید از آنها اجتناب شود. اما تحقیقات ما نشان می‌دهد که وقتی این واکنش‌ها به جای سرکوب، با دقت تنظیم شوند، می‌توانند به باتری‌های منیزیم حالت جامد کمک کنند تا بسیار کارآمدتر عمل کنند.»

ویدئویی آزمایش فناوری «شعله باتری» را روی خودروهای برقی در چین نشان می‌دهد.

کلید پیشرفت فناوری باتری منیزیمی حالت جامد.

برای ساخت آند بهبود یافته، تیم تحقیقاتی قلع را در منیزیم ادغام کردند و یک ترکیب پایدار _Mg₂Sn تشکیل دادند که به تنظیم واکنش‌های درون باتری کمک می‌کند. این تیم آلیاژهای مختلف مبتنی بر منیزیم را با زیرفازهای مختلف آزمایش کردند تا ترکیبی را که بهترین عملکرد الکتروشیمیایی را به همراه دارد، تعیین کنند، سپس مواد را تحت شرایط عملیاتی باتری ارزیابی کردند و عواملی مانند انتقال یون، پایداری سطح مشترک و رفتار چرخه‌ای را اندازه‌گیری کردند.

نتایج نشان داد که آلیاژ بهینه‌شده‌ی Mg-Sn قوی‌ترین عملکرد کلی را ارائه می‌دهد و در طول آزمایش باتری حالت جامد، عملکرد پایدار را برای بیش از ۱۳۰۰ ساعت حفظ می‌کند. این آلیاژ همچنین عملکرد چرخه شارژ/دشارژ ۴۰۰ برابر طولانی‌تر از منیزیم خالص را نشان داد که نشان‌دهنده‌ی بهبود قابل توجه در طول عمر باتری است.

محققان پیشنهاد می‌کنند که توسعه باتری در آینده نه تنها باید بر بهبود رسانایی یونی، بلکه بر کنترل واکنش‌های شیمیایی رخ داده در این سطوح مشترک نیز متمرکز شود. یافته‌های آنها نشان می‌دهد که ایجاد تعادل همزمان بین واکنش‌پذیری و انتقال یون می‌تواند یک استراتژی طراحی جدید برای سیستم‌های باتری حالت جامد آینده فراهم کند.

منبع: https://thanhnien.vn/cong-nghe-pin-moi-giup-xe-dien-an-toan-hon-185260527143149412.htm