آیا می توان عمر باتری لیتیوم یون را برای افزودن عنصر هیدروژن افزایش داد؟

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Портативті электр станциясының жеткізушісі

محققان آزمایشگاه ملی Raunns Rifo Moore (LLNL) دریافتند که تا زمانی که عنصر هیدروژن به الکترودهای باتری لیتیوم یون اضافه شود، ظرفیت باتری را می توان تا حد زیادی بهبود بخشید که باعث افزایش زمان کار و تسریع عملیات انتقال می شود. باتری لیتیوم یونی از نوع باتری قابل شارژ است و یون لیتیوم در هنگام تخلیه از باتری به الکترود مثبت منتقل می شود و یون لیتیوم الکترود مثبت در هنگام شارژ مجدد به الکترود منفی منتقل می شود. باتری لیتیوم یونی از نوع باتری قابل شارژ است و یون لیتیوم در هنگام تخلیه از باتری به الکترود مثبت منتقل می شود و یون لیتیوم الکترود مثبت در هنگام شارژ مجدد به الکترود منفی منتقل می شود.

باتری های لیتیوم یونی دارای چندین ویژگی کلیدی، ولتاژ و چگالی انرژی هستند که عملکرد این ویژگی ها در نهایت با ترکیب یون های لیتیوم و مواد الکترود تعیین می شود. در ساختار الکترود، تغییرات ظریف در شیمی و شکل ممکن است به طور قابل توجهی بر نحوه پیوند قوی یون های لیتیوم با پیوند قوی خود تأثیر بگذارد. از طریق آزمایش‌ها و محاسبات، مخترعان تحقیقاتی آزمایشگاه ملی لیورمور دریافتند که در یک باتری لیتیوم یونی، الکترود فوم گرافن تیمار شده با هیدروژن ظرفیت بالاتر و ظرفیت انتقال سریع‌تری را نشان می‌دهد.

موریسوانگ، دانشمند مواد LLNL گفت: «این یافته‌ها تجزیه و تحلیل کیفیت را ارائه می‌دهند که به طراحی الکترودهای پرقدرت بر اساس مواد گرافن کمک می‌کند. او همچنین یکی از نویسندگان این مقاله است که در گزارش علوم طبیعی (NatureScientificReports Journal) منتشر شده است. مواد گالن در کاربرد تجاری عناصر ذخیره‌سازی انرژی، از جمله باتری‌های لیتیوم یونی و ابرخازن‌ها، به‌طور جدی بر توانایی آن در تولید این ماده با هزینه کمتر تأثیر می‌گذارد.

روش متداول سنتز شیمیایی در نهایت تعداد زیادی اتم هیدروژن به جا می گذارد که تعیین اثرات عملکرد الکتروشیمیایی گرافن دشوار است. آزمایش‌ها در آزمایشگاه لیورمور نشان داده‌اند که عنصر هیدروژن عمداً عملیات دمای پایه گرافن غنی از دانه را بهبود می‌بخشد، که در واقع می‌تواند ظرفیت سرعت را بهبود بخشد. پس از نقص عنصر هیدروژن و نقص در گرافن، منافذ کوچکتر باز می شود که می تواند نفوذ یون های لیتیوم را آسان تر کند و در نتیجه سرعت انتقال را بهبود بخشد.

ظرفیت چرخه پذیر بیشتری را می توان از طریق یون لیتیوم متصل به لبه جدید (به احتمال زیاد به عنصر هیدروژن چسبیده) تامین کرد. محقق فوق دکتری علوم مواد آزمایشگاهی لیورمور و نویسنده مهم مقالات تحقیقاتی گفت: بهبود عملکرد الکترود یک پیشرفت مهم است که می تواند کاربردهای بیشتری در دنیای واقعی ایجاد کند. به منظور استفاده از نقایص هیدروژناسیون و هیدروژناسیون در خواص ذخیره‌سازی یون لیتیوم گرافن، محققان شرایط عملیات حرارتی متفاوتی را که در معرض عنصر هیدروژن اتصال قرار می‌گیرند، با تمرکز بر خواص الکتروشیمیایی نانوفوم گرافن سه‌بعدی آن (GNF) اعمال کردند.

از گرافن معیوب تشکیل شده است. محققان از نانو فوم گرافیت سه بعدی استفاده می کنند زیرا دارای کاربردهای بالقوه متنوعی از جمله ذخیره سازی هیدروژن، کاتالیز، فیلتراسیون، عایق، جذب انرژی، کاهش ظرفیت خازنی، ابرخازن ها و باتری های لیتیوم یونی و غیره است. ویژگی های چسب بدون چسب فوم سه بعدی گرافن نمی تواند پیچیده تر باشد زیرا افزودنی پیچیده تر است و بنابراین می تواند به عنوان یک انتخاب ایده آل برای تحقیقات مکانیزم استفاده شود.

"ما دریافتیم که پس از تصفیه عنصر هیدروژن، الکترود فوم اولئه گرافیت پیشرفت چشمگیری داشته است. با ترکیب این آزمایش، برهمکنش‌های ظریف و پیشرفت بین عیوب و محلول‌های هیدروژن را دنبال می‌کنیم. در پاسخ به نتایج برخی تغییرات کوچک در شیمی و مورفولوژی گرافن، می‌توان اثرات شگفت‌انگیز قابل توجهی در عملکرد به ارمغان آورد، «محققان LLNL همچنین نویسنده دیگری از این مطالعه به نام برندونوود دارند.

بر اساس این مطالعه، این عملیات کنترل‌شده عنصر هیدروژن می‌تواند در سایر مواد آند مبتنی بر گرافن نیز برای دستیابی به انتقال بهینه یون لیتیوم و کاربردهای ذخیره‌سازی قابل بازیافت استفاده شود.