قلب تلفن های همراه و تبلت ها به دست ایرانیها قدرتمند می شود
قلب تلفن های همراه و تبلت ها به دست ایرانیها قدرتمند می شود
http://1doost.com/Files/Posts/Thumbs/77/14168.jpg
محققان دانشگاه میشیگان با همکاری دانشمندان ایرانی موفق شدند گام جدیدی را در عرصه فناوری باتری های لیتیم-یون بردارند.
باتری های لیتیم یون، قلب انرژی بخش تقریبا تمامی فناوری ها از گوشی های همراه و تبلت ها گرفته تا وسایل نقلیه الکتریکی هستند، زیرا سبک، ماندگار و قدرتمند بوده و با این حال، این باتری ها کامل نیستند.
به گفته رضا شهبازیان، دانشیار مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی میشیگان، شاید بتوان با یک بار گوشی هوشمند را هفت یا هشت ساعت شارژ کرد و همچنین یک خودروی «نیسان لیف» بتواند در هر بار بیش از 100 مایل سفر کند، اما برای وارد شدن این فناوری به بازار انبوه، این اتومبیل باید بتواند تا 300 مایل را طی کند و این امر با افزایش قدرت این سیستم امکان پذیر است.
به منظور ارتقاء قدرت باتری های لیتیم-یون، دانشمندان در حال آزمایش مواد و طرح های مختلفی هستند اما عملیات مهم در این راستا در سطح اتمی صورت می گیرد و هنوز مشخص نشده که دقیقا در چنین سطحی چه رخ می دهد.
هم اکنون شهبازیان و تیم علمی اش شامل هستی آسایش اردکانی، فرزاد مشایخ و دیگر محققان، ابزاری را طراحی کرده اند که به دانشمندان امکان مشاهده یون های منفرد لیتیم و طراحی نسل جدیدی از باتری ها را می دهد.
باتری ها ساختار بسیار ساده ای دارند که شامل آند، کاتد و الکترولیت، که بین دو الکترود قرار گرفته، است.
در باتری های لیتیمی، یون لیتیم بین دو الکترود آند و کاتد در حرکت است. جنس آند این باتری ها از گرافیتاست و با شارژ و تخلیه شدن باتری، الکترود به آرامی از بین می رود، بنابراین، پس از مدتی استفاده از باتری، ظرفیت آن کاهش می یابد.
در صورت حل چنین مشکلی، دوام باتری ها افزایش قابل توجهی را تجربه خواهد کرد.
دانشمندان حاضر در این مطالعه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری اصلاح شده (AC-STEM) اتم های سبک و ساختار الکترودها را مشاهده کردند.
به منظور تعیین این موضوع که چگونه الکترود میزبان باتری زمانی که یون های لیتیم وارد آن می شود، تغییر می کند، تیم علمی با استفاده از ماده الکترودی جدید به نام اکسید قلع (SnO2) یک نانو باتری جدید را در درون میکروسکوپ مزبور ایجاد و سپس شارژ کردن آن را مشاهده کردند.
شهبازیان و تیمش بر تغییرات اکسید قلع در مرز حرکت لیتیم-یون در درون الکترود نظارت کردند و توانستند چگونگی ورود یون های منفرد لیتیم به الکترود را مشاهده کنند.
آن ها دریافتند یون های لیتیم در طول کانال های خاص به هنگام جاری شدن به درون بلورهای اکسید قلع (به جای پیاده روی تصادفی به درون اتم های میزبان) حرکت کردند.
بر اساس این داده ها، محققان توانستند زنجیره یون هایی که بر روی الکترودها قرار می گیرند و در نتیجه، فشار وارده به الکترود را محاسبه کنند.
این کشف در طراحی باتری های کارآمدتر به محققان کمک می کند.
موفقیت جدید نوید مهمی را به حوزه های صنعتی و فناوری علاقه مند به استفاده از توانایی تفکیک پذیری اتمی وارد می کند.
