کوی دانش - kooy

باتری های لیتیم یون جدید: ایمن تر، بادوام تر و قدرتمندتر

باتری های لیتیم یون جدید: ایمن تر، بادوام تر و قدرتمندتر
17 تیر
12:45 1394
باتری های لیتیم یون (LIB) نسبت به باتری های اسیدی سربی قدیمی که از دهه 1850 تا کنون در حال استفاده هستند پیشرفت فناورانه بزرگی محسوب می شوند. این باتری ها سبک وزن هستند، چگالی انرژی زیادی دارند و در زمانی که از آنها استفاده نمی شود شارژ خود را با سرعت کمتری از دست می دهند و از این رو به گزینه خوب و مناسب تری برای دستگاه های الکترونیکی تبدیل شده اند. سلول های لیتیم یون با کاتدهای کبالت، نسبت به باتری های نیکلی و باتری های اسیدی سربی به ترتیب دو و چهار برابر بیشتر شارژ را نگه می دارند. علی رغم این مزیت ها، این باتری ها اشکالاتی نیز دارند. فناوری فعلی ساخت، به نهایتِ حد چگالیِ انرژی نظری در این باتری ها رسیده و لذا گرمایش بیش از حد این باتری ها به پدیده ای موسوم به «گریز حرارتی» منجر می شود، یعنی در اثر افزایش گرما، باتری به منظور خروج حرارت شعله ور می شود که این مسأله جای نگرانی جدی دارد.

محققین کره جنوبی در «مرکز خودمونتاژ و پیچیدگی»، «مؤسسه علوم پایه» (IBS)، «دپارتمان شیمی و بخش مواد پیشرفته» در دانشگاه پوهانگ، با استفاده از یک جامد متخلخل، باتری لیتیم یون جدیدی ساخته اند که عملکرد آن به صورت چشمگیری افزایش داشته و خطرات ناشی از گرمایش بیش از حد کاهش یافته است.

از سال 2002 تا کنون بیش از 40 مورد اشتعال یا انفجار این باتری ها در دستگاه های الکترونیکی فقط در آمریکا گزارش شده است. علی رغم چنین گزارش های متعددی و عملکرد ضعیف این باتری ها در دماهای بالا، همچنان تمام ترکیبات مختلف آند-لیتیم در این باتری ها بخش جدایی ناپذیر وسائل الکترونیکی امروزی هستند. 

محققین کره ای، رویکرد کاملاً جدیدی را در ساخت این باتری ها بررسی کردند. بر اساس اظهارات دکتر «کیمون کیم» از مؤسسه IBS: «ما پیش از این رفتارهای رسانایی پروتون با ناهمسانگردی (خواص مستقل از جهت) بسیار بالا در [CB[6 متخلخل را برای الکترولیت سلول های سوختی بررسی کرده ایم. بنابراین احتمال دارد که برای رسانایی باتری های لیتیم یون، [CB[6 متخلخل نسبت به الکترولیت های لیتیمی جامد فعلی ایمن تر باشد. الکترولیت های لیتیمی جامد، مواد متخلخل مولکولی پایه ارگانیکی هستند که از روش غوطه وری ساده استفاده می کنند». فناوری کنونی باتری های لیتیم یون بر اساس «لیتیم بین لایه ای» است که عملکرد خوبی دارند، ولی به دلیل افزایش روز افزون تقاضا برای دستگاه های الکترونیکی سبک تر و قدرتمند تر، بررسی و تحقیق بر روی الکترولیت های جدید الزامی است.

باتری جدید از مولکول هایی به شکل کدو تنبل به نام کوکوربیت یوریل ([CB[6) ساخته می شود که آرایش شانه عسلی دارند. این مولکول ها، مجاری تک بعدی بسیار باریکی در حدود 7.5 انگستروم دارند که تک یون لیتیم از بین این مجاری حرکت می کند (یک تک یون لیتیم حدود 0.76 انگستروم است). ساختار فیزیکی [CB[6 متخلخل سبب می شود تا یون های لیتیم با آزادی بیشتری نسبت به باتری های لیتیم یون رایج فعلی نفوذ کنند و خروج آنها از این مجاری بدون استفاده از جداسازهایی که در دیگر باتری ها یافت می شود صورت می گیرد. 

در آزمون های انجام شده با الکترولیت های جامد و متخلخل [CB[6، رسانایی لیتیم یون بسیار چشمگیر بود. به منظور مقایسه این رسانایی با رسانایی الکترولیت های باتری های فعلی، این تیم تحقیقاتی از «عدد انتقال لیتیم» (tLi+) استفاده نمود که برای الکترولیت جدید 0.7 تا 0.8 و برای الکترولیت های فعلی حدود 0.2 تا 0.5 بود. همچنین این گروه، باتری ها را در معرض دماهای بسیار بالا تا حدود 99.85 درجه سانتیگراد قرار داد و این در حالی است بالاترین دما برای باتری های لیتیم یون فعلی 80 درجه سانتیگراد است. در این آزمون ها، این باتری های جدید به مدت چهار روز در چرخه دمایی بین 24.85 و 99.85 درجه سانتیگراد قرار داشتند و پس از هر چرخه هیچ گونه «گریز حرارتی» مشاهده نشد و رسانایی نیز تغییر خاصی نداشت. 

می توان بسیاری از الکترولیت های مایع متداول را در ساختار متخلخل [CB[6 قرار داد و آنها را به الکترولیت های لیتیمی جامد ایمن تر تبدیل نمود و علاوه بر این، کاربرد این الکترولیت صرفاً به استفاده در باتری های لیتیم یون محدود نمی شود بلکه استفاده از آن در باتری های «لیتیم هوا» نیز امکان پذیر است. جالب ترین نکته در مورد این روش این است که این روش جدید آماده سازی الکترولیت لیتیم جامد، در ابتدا به صورت حالت مایع شروع می شود و پس از این مرحله به هیچ اصلاح یا عملیات شیمیایی دیگری نیاز نیست. 

درباره نویسنده

قاسم کیاحیرتی

قاسم کیاحیرتی

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


رباتی نرم با انرژی نوری و کنترل لیزری

رباتی نرم با انرژی نوری و کنترل لیزری

برای دهه ها، دانشمندان سعی داشتند رباتی بسازند که بتواند براحتی از حالتهای مختلفِ حرکتی در طبیعت تقلید کند ولی قریب به اتفاق رباتهای ساخته شده از یک اسکلت سخت بهره می گرفتند و توسط محرکهای الکتریکی ویا پنوماتیکی نیروی حرکتی خود را تامین می کردند. موضوع ساخت رباتی با بدنی نرم، همانند کرمهای کوچک ویا «کرم صدپا» برای مهندسان به یک چالش تبدیل شده بود و چالش بزرگتر آن بود که می بایست این ربات را در اندازه ای بسیار کوچک می ساختند. به تمامی موضوعات فوق، مدیریت موضوعاتی مثل کنترل از راه دور ویا مولدهای نیرو را نیز اضافه کنید. محققان دانشکده فیزیک از دانشگاه ورشو مشکلات فوق را حل کردند و رباتی ساختند که شبیه لارو کرم صدپا می باشد که کمتر از یک بند انگشت طول بدنش است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
اسپیکر بلوتوثیِ جدید Photive

اسپیکر بلوتوثیِ جدید Photive

امروزه روز مردم بیشتر با موبایل به موسیقی گوش فرا می دهند و صد البته دسترسی به حجم عظیمی از انواع موسیقی از طریق گوشی های هوشمند، ساده تر هم شده است. در این میان تقاضا برای اسپیکرهای بلوتوث بالاتر هم رفته است بطوریکه فناوری های جالبی در این زمینه وارد بازار شده است. از پخش کننده صدای 360 درجه تا اسپیکر ضدآب مخصوص استخرها و سواحل. برای بررسی یکی از بهترینهای بلوتوث با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
10 مشکل شایع در Galaxy S7 و راه های برطرف کردن آنها

10 مشکل شایع در Galaxy S7 و راه های برطرف کردن آنها

پرچمدار این روزهای سامسونگ نسبت به مدل قبلی فقط کمی زیباتر است ولی در بسیاری موارد ارتقاهای خوبی یافته است. گلکسی S7 سریع، پرقدرت و ضدآب است ولی مثل تمامی گوشیهای همراه بدون مشکل نیست. ما فرومها، پیامها و بطور کلی رسمی ترین سایت ها را برای پیدا کردن مشکلات و راه حلهای آنها مرور کردیم و در ادامه ده مشکل شایع که توسط کاربران این گوشی گزارش شده است را به همراه راه حل آن برای شما آورده ایم. با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
آینده آموزش و عملیات نظامی با stenode

آینده آموزش و عملیات نظامی با stenode

خلبانان نظامی ارتباط نزدیک و «درگیرانه ای» با سیستم ها و تجهیزاتِ پرنده ای که با آن پرواز می کنند را تجربه می کنند. حالا گروهی از محققان در استرالیا تصمیم دارند بر روی این موضوع تاثیر بگذارند. در چهار سال گذشته، یک تیم از متخصصین مغز و اعصاب و مهندسین علوم مختلف از دانشگاه ملبورن، همراه با جراحان بیمارستان رویال ملبورن، یک رابط مغزی/ماشینیِ پیشرفته (قطعه ای الکتریکی برای جایگذاری در سر خلبان) را توسعه داده اند که از قابلیتهایی همچون نصب آسان و ماندگاری طولانی درون جمجمه برخوردار است. درنهایت، آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته آمریکا (دارپا) که تامین کننده هزینه این پروژه نیز می باشد، امیدوار است که با ورود این فناوری به کاکپیت، کنترل همه ابزارها حتی صندلی هواپیما را توسط مغز خلبان انجام دهد.

مطالعه متن کامل
رباتی که می تواند اشیای بلعیده شده توسط کودکان را بیرون بیاورد

رباتی که می تواند اشیای بلعیده شده توسط کودکان را بیرون بیاورد

این ربات را می توان مثل قرصی بلعید تا اشیائی را که به اشتباه بلعید شده اند را از معده خارج نمود.

مطالعه متن کامل
طراحی جدید ساعت هوشمند مچی HP

طراحی جدید ساعت هوشمند مچی HP

با انتخاب یک طراحی کلاسیک به جای طراحی های نسل جدید بر اساس صفحات لمسی، HP ساعت هوشمند جدیدی را به بازار آورده که توسط طراح مد آمریکایی یعنی مایکل باستین طراحی شده. این ساعت که MB Chrowning نامیده می شود، بسیار شبیه به طراحی کرنومترهای کلاسیک است که مردم اغلب آن را در برندهای معروف ساعت مانند Nautica، Tag Heuer یا Gucci می بینند. نکته جالب اینجاست که در صفحه نمایشگر این ساعت یک LED سیاه و سفید وجود دارد. در گوشه بالا سمت چپ، باستین مکانی برای ساعت دیجیتالی طراحی کرده است.

مطالعه متن کامل
ساخت سری های دومستیکر (domestiquer) توسط فدریک سالو  از مصالح معماری

ساخت سری های دومستیکر (domestiquer) توسط فدریک سالو از مصالح معماری

نقش معماری در طراحی چیست؟ آیین نامه ها و تزئینات معماری که معمولا برای ساخت ساختمان از آنها بهره گیری می شود چه کاربردی در ساخت اشیایی دارند که روزانه از آنها استفاده می کنیم؟ "دومستیکر" نامِ مجموعه ای از آثار ساخت طراح فرانسوی به نام «فدریک سالو» که مستقیما با توجه به پاسخ چنین سوالاتی خلق شده است. وی به هنگام قدم زدن در خیابانهای شهر رِن علاقه عمیقی به نماهای تزئین شده با لوح و سنگ پیدا کرد.

مطالعه متن کامل
ژن ها  در محل کار روی «قابلیت مدیریت» تاثیر می گذارند

ژن ها در محل کار روی «قابلیت مدیریت» تاثیر می گذارند

محققین دریافتند که دوپامین ناقل ژن DAT1 می تواند روی اثرات مثبت و منفی مدیریت، در محل کار تاثیر بگذارد. آنها دریافتند افرادی که ده مورد الل (allele) تکراری در دوپامین ناقل دارند، احتمالا مانند یک شخص قانون شکن میانه رو در دوران بلوغ خود رفتار می کنند یعنی روی رفتار خود کنترل دارند. چنین رفتار قانون شکنی ممکن است شامل اعمالی نظیر ورجه وورجه در کلاس باشد نه موارد خطرناکی نظیر تیراندازی.

مطالعه متن کامل
ژن‌درمانی، روشی برای مقابله با سرطان مغزِ مزگبار

ژن‌درمانی، روشی برای مقابله با سرطان مغزِ مزگبار

آزمایش‌های اولیه در زمینه شکلِ جدیدِ ژن‌درمانی می‌تواند بیمارانِ مبتلا به غده گلیایی (Glioblastoma) را برای مبارزه با این بیماری امیدوار کند. غده گلیایی، مرگبارترین نوعِ سرطان مغز است.

مطالعه متن کامل
وسیله نقلیه سه چرخ آبی-خاکی مناسب مناطق سیل خیز!

وسیله نقلیه سه چرخ آبی-خاکی مناسب مناطق سیل خیز!

دو پدیده در فیلیپین زیاد دیده می شود، یکی موتورسیکلت های سه چرخ، و دیگری روستاهای کوچک سیل خیز! به همین خاطر شرکت نوپای H2O Technologies اقدام به طراحی و تولید یک وسیله نقلیه سه چرخ با نام «سمندر» کرده که فیلیپینی ها می توانند در بیشتر مواقع مثل تمام وسایل نقلیه معمولی با آن در جاده حرکت کنند و علاوه بر آن، وقتی که سیل آمد با آن در آب حرکت کنند!

مطالعه متن کامل