باتری غیرقابل اشتعال نیمه‌جامد برای خودرو‌های الکتریکی ساخته شد

یک تیم تحقیقاتی ژاپنی موفق به توسعه یک باتری لیتیوم-یونی نیمه‌جامد غیرقابل اشتعال شده است که معایب باتری‌های سنتی را برطرف می‌کند. این نوآوری که توسط محققان دانشگاه دوشیسا و شرکت TDK ایجاد شده است، ترکیبی از الکترولیت‌های مایع و جامد را برای افزایش ایمنی و دوام باتری‌ها به کار می‌برد. در طراحی جدید، از الکترود‌های سیلیکونی و NCM۸۱۱ استفاده شده است و الکترولیت‌های غیرقابل اشتعال برای بهبود سازگاری و عملکرد باتری به کار رفته‌اند.

به گزارش اینترستینگ انجیرینگ، این طراحی جدید، راه‌حلی ایمن‌تر و بادوام‌تر نسبت به باتری‌های تمام‌جامد ارائه می‌دهد، در حالی که چگالی انرژی بالایی را نیز حفظ می‌کند. محققان معتقدند که این باتری‌های نیمه‌جامد می‌توانند به عنوان فناوری‌ای نویدبخش برای آینده نزدیک شناخته شوند.

در حال حاضر، باتری‌های لیتیوم-یونی در حال پیشرفت مداوم برای پاسخگویی به تقاضا‌های بازار و حمایت از فناوری‌های پایدار هستند. بهبود ایمنی، قابلیت اطمینان، چگالی انرژی، قابلیت بازیافت و سازگاری محیطی از جمله مسائلی است که همچنان باید مورد توجه قرار گیرند. الکترولیت‌های آلی به‌طور معمول ولتاژ بالاتری در باتری‌های لیتیوم-یونی ایجاد می‌کنند، اما برای ایمنی بیشتر نیاز به تدابیر محافظتی دارند. الکترولیت‌های جامد به‌عنوان جایگزین ایمن‌تری شناخته می‌شوند که توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند، اما این باتری‌ها با چالش‌هایی مانند حفظ رابط‌های جامد/جامد در طول چرخه‌های شارژ/دشارژ روبه‌رو هستند.

محققان ژاپنی در این تحقیق، با استفاده از ترکیب مواد جدید مانند پلی‌سایلوکسان‌ها و حل‌کننده‌های آلی غیرقابل اشتعال، توانسته‌اند مشکلات انتقال یون لیتیوم و تخریب رابط‌ها را کاهش دهند و باتری‌هایی با عملکرد بهتر و ایمنی بالاتر طراحی کنند.

در طراحی باتری جدید، الکترود منفی سیلیکونی و الکترود مثبت NCM۸۱۱ که به عنوان مواد نسل بعدی برای باتری‌های لیتیوم-یونی شناخته می‌شوند، استفاده شده‌اند. یک ورق شیشه‌ای-سرامیکی انتقال‌دهنده یون لیتیوم (LICGCTM) از شرکت OHARA این دو الکترود را از هم جدا می‌کند. محققان الکترولیت‌های نیمه‌جامد غیرقابل اشتعالی طراحی کرده‌اند که برای هر الکترود به‌طور خاص بهینه‌سازی شده‌اند.

باتری‌های کیسه‌ای نیمه‌جامد کلاس ۳۰ میلی‌آمپر ساعت، عملکرد الکتروشیمیایی، پایداری حرارتی و رسانایی یونی برجسته‌ای نشان دادند. آزمایشات مختلف مانند کالری‌متری نرخ شتاب‌دهنده (ARC) و آزمایش‌های شارژ-دشارژ، پایداری حرارتی و عملکرد الکتروشیمیایی باتری نیمه‌جامد را ارزیابی کردند. نتایج نشان‌دهنده ظرفیت بالای شارژ/دشارژ، عملکرد عالی در چرخه و تغییرات حداقل مقاومت داخلی بودند.

محققان همچنین اعلام کردند که حتی در دما‌های بالا تا حدود ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد، ساختار سیلیکونی-LICGC-NCM۸۱۱ با الکترولیت‌های مربوطه، پایداری حرارتی بهبود یافته و تولید حرارت بسیار کمی از واکنش‌های جانبی نشان داده است.

این باتری جدید پتانسیل بالایی برای ارتقاء توسعه وسایل نقلیه الکتریکی نسل بعدی و ابزار‌های بی‌سیم مانند پهپاد‌ها دارد. استفاده گسترده از این باتری‌ها می‌تواند نه تنها راحتی کاربران را افزایش دهد، بلکه رشد اقتصادی پایدار را نیز ترویج کند.

این تحقیق در Journal of Energy Storage منتشر شده است.

انتهای پیام/