به گزارش اکوایران، در مقاله ای که در مجله Chemical Communications منتشر شده است، محققان ژاپنی توضیح دادند که چگونه می‌توان زمان شارژ باتری‌های لیتیوم یونی را سرعت بخشید. استراتژی آنها یک روش نسبتا ساده، سازگار با محیط زیست و کارآمد برای تولید آند مبتنی بر کربن با محتوای نیتروژن بسیار بالا است.

پیش از این مشخص شده بود که یکی از راه‌های کوتاه‌تر کردن زمان شارژ LIB‌ها، افزایش نرخ انتشار یون‌های لیتیوم است که به نوبه خود می‌تواند با افزایش فاصله بین لایه‌ای در مواد مبتنی بر کربن مورد استفاده در آند باتری انجام شود. این امر با معرفی ناخالصی‌های نیتروژن که از نظر فنی به‌عنوان دوپینگ نیتروژن شناخته می‌شود، با موفقیت به دست آمده است. با این حال، هیچ روشی برای کنترل فاصله بین لایه‌ها یا متمرکز کردن عنصر دوپ شده وجود ندارد.

آندی بر پایه پلیمری طبیعی

گروه ژاپنی از پلی بنزیمیدازول که یک پلیمر زیستی از مواد خام با منشاء بیولوژیکی است به‌عنوان ماده پیش ساز آند سنتز استفاده کردند. این تیم موفق شد با تکلیس کردن این ماده در دمای 800 درجه سانتی‌گراد، آند کربنی با محتوای 17 درصد وزنی نیتروژن تولید کند که رکورد بالایی در نوع خود به‌شمار می‌رود. این محققان موفقیت‌آمیز بودن سنتز این ماده را تایید کرده و ترکیب و خواص ساختاری آن را با استفاده از تکنیک‌های مختلفی از جمله میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی رامان و طیف سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس مورد مطالعه قرار دادند.

نتایج تحقیقات و مقایسه این آند با آند گرافیتی رایج نشان داد که ماده آند پیشنهادی به لطف سینتیک لیتیوم یونی که دارد برای شارژ سریع مناسب است. به‌علاوه آزامایش‌های تکمیلی نشان داد که باتری‌های با مواد آند پیشنهادی حدود 90 درصد از ظرفیت اولیه خود را حتی پس از 3000 چرخه شارژ-دشارژ با نرخ‌های بالا حفظ کردند، که به طور قابل‌توجهی بیشتر از ظرفیت حفظ شده توسط سلول‌های مبتنی بر گرافیت است.

از نظر محققان، اصلاحات در ساختار پیش ساز پلیمری می‌تواند منجر به عملکرد بهتر آن نیز شود که ممکن است نه تنها برای باتری‌های خودروهای الکتریکی بلکه برای سایر وسایل الکترونیکی قابل حمل نیز قابل استفاده باشد.

گامی موثر در کاهش انتشار آلاینده‌های کربنی

نوریوشی ماتسومی، سرپرست تیم سازنده باتری‌های جدید، در بیانیه ای رسانه ای گفت: باتری جدید لیتیوم یونی ساخته شده با به‌کار گیری آندی جدید به قابلیت شارژ بسیار سریع رسیده و می‌تواند برای استفاده در خودروهای الکتریکی مناسب باشد. با توجه به کاهش زمان شارژ در این باتری، تیم تحقیقاتی امید دارد که این باتری‌ها گامی در جهت افزایش تمایل مصرف‌کنندگان به استفاده از خودروهای برقی به جای وسایل نقلیه مبتنی بر بنزین باشند و به این ترتیب در نهایت محیط‌هایی پاک‌تر در هر شهر بزرگ در سراسر جهان به وجود آید.

به گفته ماتسومی، یکی دیگر از مزایای قابل توجه ماده آند پیشنهادی، استفاده از یک پلیمر زیستی در سنتز آن است. به این ترتیب در تولید آند این باتری‌ها نیز مبتنی بر فناوری کم کربن است؛ به این ترتیب تولید این نوع باتری هم‌افزایی در کاهش انتشار کربن‌دی‌اکسید به‌شمار می‌رود.