کاهش هزینه تولید باتری لیتیوم یونی با دوده شمع

تحقیقات جدید نشان داده که شمع‌های سوزان می‌توانند آندی ارزان و کاربردی برای باتری‌های لیتیوم یونی چگالی بالا مانند نمونه‌های مورد استفاده در خودروهای الکتریکی ارائه کنند.

به گزارش سرویس علمی ایسنا، محققان موسسه فناوری هند در تحقیقاتی جدید دریافتند که ضایعات مبتنی بر کربنی که از شمعهای در حال سوختن منتشر می‌شود، می‌تواند برای استفاده در باتری‌های بزرگتر و قدرتمندتر لیتیوم یونی خوردوهای برقی استفاده شود.

آن‌ها دریافتند که دوده شمع بطور قابل مقایسه‌ای از نظر هزینه‌های تولید و ساختار نانوذرات فراکتال‌مانند نسبت به گزینه‌های تجاری موجود برای استفاده به عنوان آند متناسب‌تر است.

از آنجایی که دوده شمع از کربن ساخته شده، از پتانسیل الکتریکی برخوردار است و می‌تواند به عنوان الکترود مورد استفاده قرار بگیرد. از این رو محققان ویژگی‌های الکتروشیمیایی دوده‌هایی را که میان و بالای شعله شمع جمع‌آوری کرده بودند، مورد بررسی و آزمایش قرار دادند.

دوده نوک شعله که دارای دمای 1400 درجه سانتیگراد است، از ناخالصی کمتری نسبت به موم برخوردار است و از این رو رسانایی الکتریکی بهتری دارد.

محققان در هر دو مورد دریافتند که فرآیند سوختن شمع، یک شبکه بهم پیوسته‌ای از نانوذرات کربن را ایجاد می‌کند. معمولا کربن برای استفاده در باتری‌های قوی‌تر مانند نمونه‌های کاربردی در خودروهای الکتریکی نامناسب است زیرا ساختار بلوری آن نمی‌تواند چگالی جریان کافی را تولید کند. اما اندازه و شکل این نانوذرات دوده که بین 30 تا 40 نانومتر هستند،‌ به آن‌ها چگالی بیش از حد نیاز داد.

محققان دوده را به عنوان ماده‌ای رسانا در یک باتری با استفاده از شیوه‌ای موسوم به چرخه شارژ و تخلیه شارژ آزمایش کردند. این روش بطور اساسی شامل شارژ و تحلیه شارژ مکرر باتری است. این باتری بیشتر ظرفیت اولیه خود را پس از صدها هزار چرخه حفظ کرد.

آن‌ها قصد دارند ماده هیبریدی خود را که شامل دوده شمع است، آزمایش کرده و امکان ارتقای عملکرد آن را مشاهده کنند. محققان همچنین می‌خواهند باتری‌هایی برای آزمایش بیشتر این فناوری تولید کرده و آن را با آنودهای باتری‌های لیتیوم یونی موجود و سایر راه‌حل‌های نوظهور مقایسه کنند.

جزئیات این تحقیق در مجله Electrochimica Acta منتشر شده است.