افزایش کیفیت باتری‌ها با نانولوله‌های کربنی تراز شده

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، دانشمندان آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL) نانولوله‌های کربن تک جداره با هم تراز شده بر روی فویل‌های فلزی ایجاد کرده‌اند که می‌تواند برای ذخیره انرژی و صنعت الکترونیک مزیت‌هایی داشته باشند.
نانولوله‌های کربنی به صورت عمودی تراز شده (VACNTS) علاوه بر معماری هم ترازی، دارای خاصیت مکانیکی، الکتریکی و انتقال جریان استثنایی هستند که برای کاربرد‌هایی مانند جداسازی غشایی، مدیریت حرارتی، ریسندگی الیاف، اتصالات الکترونیکی و ذخیره انرژی مهم است.
تا به امروز، ادغام گسترده VACNT‌ها در فن‌آوری‌های نسل بعدی به دلیل کمبود قابلیت‌های سازگاری، اقتصادی و تولید انبوه بامشکلاتی همراه بوده است. VACNT‌های با کیفیت بالا به طور معمول بر روی بستر‌هایی مانند سیلیکون (SI) یا ویفر‌های کوارتز ساخته می‌شوند که سفت و سخت، گران و عایق الکتریکی هستند.
محققان این طرح، پس از کاوش در مقالات علمی، به بستر‌های سوپرآلیاژی شرکت اینکونل (Inconel) رسیدند که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا VACNT‌ها را با دستگاه‌های انعطاف‌پذیر ادغام کنند. با این کار یک مرحله انتقال از سیلیکون به بستر‌های دیگر از بین می‌رود و مقاومت‌های انتقال الکتریکی یا حرارتی در رابط بین CNTS و بستر به حداقل می‌رسد که برای کاربرد‌های ذخیره‌سازی الکترونیکی و انرژی بسیار مهم است. سوپرآلیاژی شرکت اینکونل خانواده‌ای از سوپر آلیاژ‌های مبتنی بر نیکل کروم هستند که برای ارائه خدمات در محیط‌های خشن و سخت مناسب هستند.
فرانچسکو از محققان این طرح می‌گوید: «انتقال CNT‌های با کیفیت بالا از بستر‌های سنتی سیلیکونی به فویل‌های فلزی، در‌های تولید اقتصادی‌تر، در مقیاس بزرگ را باز می‌کند.»
سنتز CNT‌های تک‌جداره با کیفیت بالا (SWCNTS) بر روی فویل‌های فلزی به ویژه برای دستگاه‌های ذخیره انرژی مانند باتری‌های لیتیوم یون (LIBS) بسیار ارزشمند است.
کاتلین مویر وندربورگ از دیگر محققان طرح می‌گوید: «مساحت سطحی بالا و هدایت الکترونیکی استثنایی CNT، آن‌ها را گزینه اصلی برای کاربرد‌های مختلف کرده است. به طور خاص، VA-SWCNT‌های رشد یافته بر روی فویل‌های فلزی می‌توانند یک بستر با چسبندگی قوی بین SWCNT و جمع‌کننده جریان، هدایت هدایت و کانال‌های تراز شده برای انتشار سریع را فراهم کنند.»
گروه LLNL برای استفاده به عنوان آند، جنگل‌های SWCNT را به صورت عمودی تراز کرد. اعضای این گروه خواص ساختاری تقریباً ثابت از جنگل‌های CNT را در طیف گسترده‌ای از شرایط سنتز و برای بستر‌های فلزی متعدد مشخص کرد. آند ساخته شده از نانولوله‌های کربنی چرخه شارژ/دشارژ متعددی را تحمل کرد و بعد از صد‌ها چرخه، ظرفیت بالایی را نشان داد.