ماده ای که شارژ باتری را تسریع می‌کند

گروه علمی:محققان نشان داده اند استفاده از یک ماده جدید به عنوان الکترود شارژ باتری های لیتیومی را تسریع می کند. ماده مذکور در واقع به وسیله فرایند شارژ کردن خود، تنظیمات بهینه اتم‌ها را به کار می‌گیرد و به این ترتیب شکل ماده جدیدی را به خود می‌گیرد که امکان انتقال یون‌های لیتیوم تسهیل می شود.

تحقیق در این باره توسط محققان دانشگاه ایالتی بویز و دانشگاه ایالت کالیفرنیا سن دیگو انجام شده تا مشکلی در طراحی باتری های لیتیومی فعلی را برطرف کند. از آنجا که باتری ها چرخه وار عمل می کنند، یون های لیتیوم از کاتد (الکترود مثبت) به آند (الکترود منفی) حرکت می کنند. اما این فرایند فقط با سرعت خاصی انجام می شود.
همزمان با تسریع شارژ، فلز لیتیوم روی سطح آند از جنس گرافیت تجمیع می شود و همین روند عملکرد باتری را به خطر می اندازد و ممکن است است به اتصالی مدار، داغ شدن یا آتش سوزی منجر شود. در همین راستا محققان سعی کردند با استفاده از ترکیبی به نام پنتاکسید نیوبیم چرخه شارژ را تسریع و این مانع را برطرف کنند.

اتم های موجود در پنتاکسید نیوبیم را می توان به راحتی به شکل تنظیمات تثبیت شده پایدار تنظیم کرد و محققان روشی نوین برای انجام این کار یافته اند. هنگامیکه این ماده به عنوان آند در یک سلول سکه ای به کار گرفته شد، آرایش اتم های آن به هم ریخته بود. اما محققان متوجه شدند هنگامیکه بار الکتریکی سلول چندبار پر و خالی می شود، اتم ها خود را به شکل ساختاری کریستالی تنظیم می کنند.

محققان پیش از این با چنین نانوساختاری روبرو نشده بودند. آنها ساختار مذکور را شبیه یک مکعب سنگ نمک توصیف کردند که پس از شارژ باتری، یون های لیتیوم را سریع تر به آند منتقل می کند. این روند به ایجاد یک چرخه ایده آل با سرعت شارژ بالا منجر شد.محققان امیدوارند از این روش برای توسعه مواد جدید باتری و حتی در حوزه های جداگانه دیگر مانند نیمه رساناها استفاده کنند.