توسعه باتری‌های لیتیومی با مواد پیشرفته آندی ارزان

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما؛ به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دکتر مهشید ارشادی دانش آموخته دانشکده شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر در راستای رساله دکتری خود تحت عنوان «ساخت نانوکامپوزیت‌ها بر پایه ترکیبات گرافن/ Fe۳O۴ جهت کاربرد بعنوان مواد آندی در باتری‌های لیتیوم-یون» گفت: با توجه به اهمیت روزافزون باتری‌های قابل شارژ به ویژه باتری‌های لیتیوم-یون در تمام جنبه‌های دنیای مدرن، توسعه روش‌های آسان و مقرون به صرفه تولید اجزای تشکیل دهنده باتری‌های مذکور بسیار ضروری است و باید به عنوان بخشی از اولویت‌های پژوهشی کشور در نظر گرفته شود.
وی افزود: در این میان مواد آندی با توجه به نقش کلیدی آن‌ها در عملکرد بالای سل باتری لیتیوم-یون، سهم جالب توجهی از تحقیقات مربوط به باتری لیتیوم-یون را به خود اختصاص داده است.
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: با توجه به مسئله چالش‌برانگیز گرمایش جهانی که نگرانی‌های بسیاری از سوی مجامع بین‌المللی برانگیخته است، حرکت به سمت منابع انرژی جایگزین مانند انرژی‌های تجدیدپذیر و حمل و نقل برقی را به ضرورتی انکارناپذیر مبدل ساخته است.
وی افزود: در این میان توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر و خودروی برقی از نظر عملیاتی و اقتصادی وابسته به ذخیره‌ساز‌های انرژی الکتریکی با ظرفیت ویژه بالا و قیمت مقرون به صرفه مانند باتری‌های لیتیوم-یون است.
وی با تاکید بر اینکه در حال حاضر تحقیقات گسترده‌ای در زمینه توسعه مواد پیشرفته باتری‌های لیتیوم-یون می‌شود، گفت: هر ۵ سال تقریبا یک بار نسل مواد باتری‌های لیتیومی عوض می‌شود، از این رو مواد جدی با کارایی بهتر و قیمت مناسب‌تر در الکترود‌ها نقش عمده‌ای در توسعه باتری‌ها با عملکرد بالا ایفا می‌کند.
وی گفت: تلاش‌های انجام گرفته تا حد زیادی بر روی بهبود مواد الکترودی فعلی یا کاوش برای مواد الکترودی جدید است؛ اگرچه امروزه گرافیت بعنوان ماده آندی به صورت تجاری در باتری‌های لیتیوم-یون مورد استفاده قرار می‌گیرد اما در باتری‌های نسل جدید گرافیت جای خود را به مواد دیگری از جمله نانوساختار‌های کربنی، آند‌های تبادلی و آلیاژ‌های سیلیکون که کارایی بهتری دارند می‌دهد.
وی تاکید کرد: بدین جهت به منظور تولید باتری‌های لیتیوم-یون با قیمت پایین‌تر و نزدیک شدن به اهداف پیش‌بینی شده بین‌المللی، نیاز به مواد آندی با عملکرد مناسب وجود دارد تا امکان تولید انبوه مواد آندی مورد استفاده در باتری‌های لیتیوم-یون به منظور ذخیره‌سازی در مقیاس بالا فراهم آید.
ارشادی افزود: توسعه روش‌های تولید کارآمد، با تجهیزات ساده و ارزان، گامی مهم برای تولید مواد آندی با عملکرد قابل قبول به طریقه مقرون به صرفه است. با در نظر گرفتن این امر که امروزه در کشور نیاز جدی به باتری‌های لیتیوم-یون است و مهمترین چالش در این زمینه دستیابی به دانش فنی تولید مواد الکترودی است، از این رو این طرح می‌تواند در این راستا مورد توجه قرار گیرد.
دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: در این طرح ترکیبات اولیه مواد آندی بر پایه ترکیبات گرافنی برای کاربرد در الکترود باتری‌های لیتیوم-یون در داخل سنتز و بومی سازی شده است.
وی افزود: این پروژه می‌تواند شروع کننده‌ی مباحث تحقیقاتی مناسبی در زمینه‌ی مواد آندی بر پایه گرافن در داخل کشور باشد.
وی با اشاره به معرفی ویژگی‌های طرح گفت: در این پروژه سعی شده است که از روش‌های آسان و کم هزینه برای ساخت این مواد استفاده شود. همچنین ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی با امکانات و تجهیزات در دسترس انجام پذیرفته است.
ارشادی با اشاره به مزیت‌های رقابتی طرح گفت: از نتایج بدست آمده از این طرح می‌توان در جهت ساخت و بومی سازی این نوع از مواد در داخل کشور استفاده کرد.
وی با اشاره به کاربرد‌های پروژه گفت: به دلیل قیمت پایین Fe۳O۴، نانوکامپوزیت‌های مبتنی بر گرافن/ Fe۳O۴ با ظرفیت و سیکل پذیری مناسب قابلیت به کارگیری در باتری‌های لیتیوم-یون قابل شارژ مورد استفاده در ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بالا مانند شبکه توزیع برق، ذخیره‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر و خودرو‌های برقی را داراست. همچنین مواد ساخته شده در این پروژه می‌تواند در ساخت الکترود‌های بر پایه گرافن در کاربرد‌هایی نظیر انواع باتری ها، ابرخازن ها، کاتالیست‌ها و ... به کار برده شوند.