افزاره ذخيره انرژي جديدي براي وسايل نقليه الکتريکي

[شه پری]

محققان در آمريکا افزاره ذخيره انرژي جديدي طراحي کرده‌اند که بر اساس انتقال بسيار سريع مقاديري بزرگي از يون‌هاي ليتيوم بين الکترودها با سطوح بزرگ گرافن، است. اين افزاره ذخيره انرژي مي‌تواند براي وسايل نقليه الکتريکي بي‌نهايت مفيد باشد و زمان شارژ آنها را از ساعت‌ها به کمتر از يک دقيقه کاهش دهد. ديگر کاربردهاي بالقوه اين افزاره شامل ذخيره انرژي تجديدپذير (براي مثال ذخيره کردن انرژي باد و خورشيد) و شبکه‌هاي هوشمند مي‌باشد. اين محققان اين افزاره جديدي را "پيل‌هاي تعويض – يون ليتيوم تواناشده با سطح گرافن" يا بطور ساده‌تر "پيل‌هاي در ميان واقع‌شده – سطح (SMCs)" مي‌نامند. اين افزاره‌ها با وجود اينکه هنوز از مواد و پيکربندي بهينه‌نشده استفاده مي‌کنند، عملکردي بهتر از باتري‌هاي يون ليتيوم و ابرخازن‌ها دارند. اين افزاره‌هاي جديد مي‌توانند چگالي تواني برابر با 100 کيلووات بر کيلوگرم‌پيل داشته باشند که 100 برابر بزرگ‌تر از چگالي توان باتري‌هاي يون ليتيوم تجاري و 10 برابر چگالي توان ابرخازن‌ها است. هرچه چگالي توان بيشتر باشد، دبي انتقال انرژي (و درنتيجه زمان شارژ) سريع‌تر است.

سطوح ويژه بزرگ الکترودهاي اين پيل‌ها قادرند به سرعت مقادير بزرگي از يون‌ها را بين الکترودها انتقال دهند و اين منجر به زمان شارژ سريع مي‌شود.

بعلاوه، اين پيل‌هاي جديد مي‌توانند چگالي انرژي برابر با 160 وات‌ساعت بر کيلوگرم‌پيل داشته باشند که با چگالي انرژي باتري‌هاي يون ليتيوم قابل مقايسه است و 30 برابر چگالي انرژي ابرخازن‌هاي مرسوم است. هرچه چگالي انرژي بيشتر باشد، اين افزاره مي‌تواند انرژي بيشتري براي حجم يکسان ذخيره کند و در نتيجه وسايل نقليه استفاده‌کننده از آن، مدت زمان بيشتري رانده مي‌شوند. نکته کليدي براي عملکرد خوب اين پيل‌ها، آند و کاتدي است که سطوح گرافني خيلي بزرگي را شامل مي‌شوند. اين محققان در هنگام ساخت اين پيل‌ها، فلز ليتيوم (به شکل ذرات يا ورقه) را در آند قرار دادند. در مدت اولين چرخه تخليه، اين ليتيوم يونيزه شده و مقادير بسيار بزرگ‌تري از يون‌هاي ليتيوم در مقايسه با باتري‌هاي يون ليتيوم، توليد مي‌شود. هنگامي که اين باتري استفاده مي‌شود، يون‌هاي مذکور در سرتاسر يک الکتروليت مايع تا کاتد مهاجرت کرده، وارد خلل و فرج شده و به سطح بزرگ گرافن داخل کاتد مي‌رسند. در مدت شارژ مجدد، جريان عظيمي از يون‌هاي ليتيوم سريعا از کاتد به آند مهاجرت مي‌کنند. سطوح بزرگ اين الکترودها انتقال سريع مقادير بزرگي از يون‌ها بين الکترودها را ممکن کرده و منجر به چگالي‌هاي انرژي و توان بالا مي‌شوند. اين محققان جزئيات نتايج کار تحقيقاتي خود را در مجله‌ي Nano Letters منتشر کرده‌اند. منبع http://www.nano.ir/newstext.php?Code=10293