افزایش دوام و ظرفیت باتری‌ها با داربستی از نانولوله‌های کربنی - محققان آمریکایی موفق به ساخت ساختار کامپوزیتی از نانولوله کربنی و سیلیک
پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی موفق به ساخت نانوداربست انعطاف‌پذیری شدند که می‌تواند برای تولید باتری‌های قابل شارژ یون لیتیم مورد استفاده قرار گیرد. این نانوداربست می‌تواند طول عمر باتری‌های را افزایش دهد. این پژوهشگران درباره چگونگی پوشش‌دادن ورقه‌هایی از نانولوله کربنی با استفاده از سیلیکون توضیحاتی ارائه کردند. با این کار ظرفیت ذخیره‌سازی باتری‌ها نسبت به همتایان گرافیتی خود افزایش قابل توجهی پیدا می‌کند.
فیلیپ باردفورد از محققان این پروژه می‌گوید: «استفاده از سیلیکون در باتری‌ها موجب افزایش ظرفیت آنها می‌شود به طوری که گاهی تا 10 برابر افزایش ظرفیت مشاهده می‌شود. اما از سوی دیگر افزودن سیلیکون ده‌ها مشکل جدید ایجاد می‌کند.»
یکی از مهمترین مشکلات سیلیکون در باتری‌ها آن است که با دشارژ شدن یون لیتیم، سیلیکون دچار چروکیدگی می‌شود. در واقع بعد از شارژ و دشارژ کردن باتری، سیلیکون از الکترود جدا شده و به صورت شناور در باتری معلق می‌شود که این امر موجب کاهش پایداری باتری می‌شود.
زمانی که نانولوله‌های کربنی به صورت همتراز در یک راستا قرار گیرند ساختاری شبیه یک دسته نی را ایجاد می‌کنند که این ساختار می‌تواند تورم سیلیکون را کاهش دهد و در نهایت موجب پایدارتر شدن این ماده در بدنه باتری شود. مزیت این داربست در این است که به صورت فنر مانند تغییر شکل می‌دهد در نتیجه موجب پایداری ساختار سیلیکون می‌شود. انجام این پروژه می‌تواند به تولید باتری‌هایی با ظرفیت و دوام بالا ختم شود.
ژانگ استادیار رشته مهندسی نساجی این دانشگاه می‌گوید: «هر روز تقاضا برای باتری‌ها افزایش می‌یابد. از تلفن‌های همراه گرفته تا خودروهای برقی نیاز به باتری‌هایی با ظرفیت بالا دارند تا بتوانند زمان طولانی‌تری را بدون شارژ کردن کار کنند. ما معتقد هستیم که این داربست جدید می‌تواند صنعت تولید باتری را متحول کند هر چند هنوز برای تجاری‌سازی آن باید بهبودهایی انجام شود. فرایند تولید این داربست به شکلی است که به راحتی می‌توان آن را برای تولید در مقیاس انبوه به کار گرفت.»
حمایت‌های ملی این پروژه توسط American Chemical Society Petroleum Research Fund انجام شده است.
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای در نشریه Advanced Materials به چاپ رسیده است.
منبع : http://news.ncsu.edu/ ستاد ویژه توسعه فناوری نانو
