سه برابر کردن عملکرد باتری‌های لیتیوم-یون با شن هاي ساحلي !
باتری‌های لیتیوم-یون معمولی از آند ساخته شده با گرافیت استفاده می‌کنند، اما اغلب افراد معتقدند که دیگر عملکرد این ماده به اوج خود رسیده و از این رو پژوهشگران به فکر یافتن جایگزین‌های ممکن برای ساخت آند افتاده‌اند. در این بخش بسیاری بر سیلیکون نانومقیاس تکیه کرده‌اند، اما تولید این ماده در مقادیر زیاد سخت بوده و اغلب نیز زود تخلیه‌ی انرژی می‌شوند. پژوهشگران دانشگاه ریورساید کالیفرنیا به این مشکلات با توسعه‌ی آند باتری لیتیوم-یون با استفاده از ماسه و شن پایان دادند.
هنگامی که زاخاری فیورز، فارغ‌التحصیل دانشگاه ریورساید مشغول کار بر روی توسعه‌ی بیشتر باتری‌های لیتیوم-یون بود، برای استراحت به ساحل سان کلمنتو می‌رفت و متوجه شد که شن‌های این ساحل از کوارتز یا دی‌اکسید سیلیکون تشکیل شده‌اند، این مساله وی را ترغیب به انجام تحقیقات بیشتر کرد. وی به تحقیق بر روی ساحل‌های متفاوت ایالات متحده جهت یافتن ساحلی با مقدار درصد کوارتز بیشتر پرداخت و به تحقیقات خود در ساحل Cedar Creek Reservoir تگزاس خاتمه داد. او مقداری از شن ساحل تگزاس را به آزمایشگاه خود در کالج مهندسی Bourns دانشگاه ریورساید کالیفرنیا آورد و با کمک استادان رشته‌ی مهندسی، سنگیز و میهیری ازکان به کار بر روی آن پرداخت. فیورز ابتدا به خرد کردن شن‌ها در مقیاس نانومتر پرداخت، قبل از اینکه گام‌های پالایش آن را آغاز نماید.
وی سپس نمک و منیزیم را درون کوارتز تصفیه شده قرار داد و پودر منتج شده را حرارت داد. در این فرایند بسیار ساده، نمک مانند یک جذب‌کننده‌ی حرارتی عمل کرده است، در حالی که منیزیم به جداسازی اکسیژن از کوارتز پرداخت که منجر به سیلیکون خالص شد. علاوه بر این، نانوسلیکون خالص در یک ساختار اسفنجی مانند سه‌بعدی و بسیار پرمنفذ شکل می‌گیرد. داشتن منافذ زیاد یکی از نکات مهم پیشرفت عملکرد آندهای باتری می‌باشد و سطح وسیعی را ایجاد می‌نماید و به لیتیوم-یون‌ها امکان حرکت سریع‌تر از بین هم را می‌بخشد. گروه تحقیقاتی فیورز موفق به ساخت یک باتری لیتیوم-یون به اندازه‌ی یک سکه با استفاده از آند جدید شده که طبق ادعای آن‌ها به طور قابل توجهی عملکرد باتری‌های لیتیوم-یون را ارتقا بخشیده است. آن‌ها می‌گویند عملکرد بهبود یافته‌ی الکترودهای نانوسیلیکون می‌تواند منجر به افزایش سه برابری عمر باتری دستگاه‌هایی مانند تلفن‌های همراه و خودروهای الکتریکی شود.
این پژوهشگران اکنون به دنبال راهی برای تولید نانوسیلیکون‌ها در مقادیر زیاد و ساخت باتری‌های اندازه‌ی بزرگ‌تر نسبت به باتری که اکنون موفق به ساخت آن شدند، می‌باشند.
جزئیات این پروژه در مجله‌ی Scientific Reports منتشر شده است.
منبع : gizmag
منبع : گجت نیوز | gadgetnews.ir
