فیلم بیشتر »»
کد خبر ۱۰۷۵۹۲۸
تاریخ انتشار: ۰۸:۳۲ - ۲۱-۰۴-۱۴۰۴
کد ۱۰۷۵۹۲۸
انتشار: ۰۸:۳۲ - ۲۱-۰۴-۱۴۰۴

ابتکار دانشمند ایرانی در استفاده از چوب برای افزایش طول عمر باتری‌

ابتکار دانشمند ایرانی در استفاده از چوب برای افزایش طول عمر باتری‌
درون یک باتری، الکترودهای کاتد با بار مثبت و آند با بار منفی به جریان الکتریسیته کمک می‌کنند. برای جدا نگه داشتن این الکترودها، یک جداکننده تجاری معمولاً از مواد پلاستیکی پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن ساخته می‌شود که می‌تواند در دمای نزدیک به ۱۰۰ درجه سلسیوس انقباض یابد.

پژوهشی که با همکاری «مژگان نژاد» دانشمند ایرانی انجام شده است، نشان می‌دهد مواد تشکیل‌دهنده چوب می‌توانند ایمنی و طول عمر باتری‌های لیتیوم-یون را بهبود ببخشند.

به گزارش ایسنا، برخی از مصرف‌کنندگان نگران خطرات مرتبط با استفاده از باتری‌های لیتیوم-یون هستند که در همه چیز از تلفن گرفته تا لپ‌تاپ و وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می‌شوند. پژوهشگران «دانشگاه ایالتی میشیگان»(MSU) دریافته‌اند که یک ماده طبیعی موجود در چوب می‌تواند ایمنی باتری را بهبود ببخشد و در عین حال، عمر باتری را افزایش دهد.

به نقل از فیز، «چنگچنگ فانگ»(Chengcheng Fang) دانشیار دانشکده مهندسی دانشگاه ایالتی میشیگان و «مژگان نژاد» دانشیار دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی این دانشگاه با همکاری یکدیگر «لیگنین»(lignin) را که یک ماده طبیعی در چوب است و به استحکام آن کمک می‌کند، به یک لایه جداکننده نازک تبدیل کردند.

این لایه را می‌توان در باتری‌های لیتیوم-یون مورد استفاده قرار داد تا از اتصال کوتاه که می‌تواند به آتش‌سوزی منجر شود، جلوگیری کند. فنگ گفت: ما می‌خواستیم باتری بهتری بسازیم که ایمن، کارآمد و پایدار باشد.

درون یک باتری، الکترودهای کاتد با بار مثبت و آند با بار منفی به جریان الکتریسیته کمک می‌کنند. برای جدا نگه داشتن این الکترودها، یک جداکننده تجاری معمولاً از مواد پلاستیکی پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن ساخته می‌شود که می‌تواند در دمای نزدیک به ۱۰۰ درجه سلسیوس انقباض یابد.

 بدون محافظت از جداکننده، طرف‌های کاتد و آند باتری می‌توانند با یکدیگر تماس داشته باشند و به بروز اتصال کوتاه تصادفی و آتش‌سوزی یا انفجار احتمالی منجر شوند. در مقابل، جداکننده‌های ساخته‌شده از لیگنین طی آزمایش‌ها پایدار ماندند و تا دمای ۳۰۰ درجه سلسیوس از نظر اندازه کوچک‌تر نشدند.

این گروه پژوهشی، ضخامت‌های گوناگونی از لیگنین را آزمایش کردند و دریافتند لایه‌های نازک با ضخامت ۲۵ میکرومتر که نازک‌تر از یک چهارم موی انسان هستند، موثرترین لایه در پایدار نگه داشتن داخل باتری و جلوگیری از اتصال آند و کاتد به شمار می‌روند.

استفاده از لایه لیگنین درون باتری، مزیت دیگری هم داشت. افزایش پایداری درون باتری به بهبود چرخه عمر یا تعداد دفعات شارژ و استفاده از باتری کمک کرد. فنگ گفت: ما از دیدن این که لایه لیگنین چرخه عمر باتری را نیز بهبود بخشیده است، شگفت‌زده شدیم. ما چرخه عمر باتری را ۶۰ درصد افزایش دادیم.

مزیت سوم این پژوهش، سازگاری آن با محیط زیست است. پژوهشگران توانستند جداکننده‌های لیگنین را با استفاده از یک روش فرآوری خشک و کم‌هزینه تولید کنند. این بدان معناست که آنها موفق شدند مقادیر زیادی از لایه لیگنین را براساس تقاضا تولید کنند و حلال‌های مضر را که معمولاً در تولید جداکننده‌های سنتی استفاده می‌شوند و می‌توانند برای محیط زیست مضر باشند، به کار نبرند.

در این مورد، پژوهشگران توانستند از لیگنین و سایر موادی که امکان تبدیل ۱۰۰ درصد مواد اولیه را فراهم می‌کردند، برای ساخت یک لایه بدون ایجاد هیچ گونه ضایعات یا آلودگی استفاده کنند.

فنگ گفت: لیگنین به ویژه لیگنوسولفونات به طور طبیعی فراوان است و برای عملکرد در باتری‌ها نیازی به عملیات اضافی ندارد. این پژوهش، یک مسیر طراحی جدید را برای بهبود ایمنی و قابلیت تولید مواد باتری نشان می‌دهد.

این پژوهش در مجله «Advanced Materials» به چاپ رسید.

ارسال به دوستان
اگر وارد سیاه‌چاله شویم، دقیقاً چه می‌بینیم؟ دختر ایرانی در آتلیه عکس/ عصر قاجار ۶ عادت صبحگاهی ساده که بدن را در برابر التهاب و بیماری‌ها بیمه می‌کند تعداد نیروهای آمریکایی مستقر در قاره اروپا به تفکیک ۳۹ کشور (+ اینفوگرافیک) آشنایی با گریپن اف؛ جنگنده جدید برزیل با قابلیت هدایت پهپاد و هوش مصنوعی واکنش محسن رضایی به تعرضات آمریکا در چند روز گذشته: امیدواریم پاسخ شدید ما به آخرین تعرضشان آنها را سر عقل بیاورد فرار از مرگ با سرعت 233 کیلومتر بر ساعت؛ شاهکار مهندسی یک جاندار کوچک (+اینفوگرافیک) پشت پرده هزینه های نجومی فرمول 1؛ شاهکارهای مهندسی با برچسب قیمت سرسام آور! (اینفوگرافیک) عراقچی: تمامی سناریوها از پیش طراحی شده بود و برای هر فرمانده تا پنج سطح جانشین تعیین شده بود نامه زلنسکی به پوتین: اطلاعاتی را دیده‌ایم که نشان می‌دهد شما در حال بررسی برنامه‌های جنگی برای سال‌های ۲۰۲۷ و ۲۰۲۸ هستید آیت‌الله فیاض درگذشت ادعای سنتکام درباره تغییر مسیر ۱۲۷ کشتی تجاری گزارش CNBC : آمریکایی‌ها به طور بی‌سابقه‌ای در حال ترک کشورشان هستند پوتین: می‌توانیم اوکراین را شکست دهیم اما به دنبال حل دیپلماتیک جنگ هستیم عراقچی: جنگ باعث افزایش اختلافات با امارات شد/ آمریکا و اسرائیل از آسمان و خاک امارات علیه ما استفاده کرده‌اند