محققان نشان دادند در باتری‌های حاوی نانوذرات، غلظت یون لیتیم به‌صورت دائمی در باتری افزایش نمی‌یابد، بلکه بعد از مدتی روند افزایش غلظت آن در نانوذرات معکوس می‌شود. پژوهشگران مدلی برای رفتار یون لیتیم ارائه کردند.
به گزارش مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت)، کشف تازه‌ای درباره‌ی چگونگی حرکت لیتیم درون نانوذرات منفرد اتفاق افتاده که می‌تواند منجر به افزایش سرعت شارژ باتری‌ها و افزایش طول عمر ادوات الکترونیکی شود.
محققان آزمایشگاه ملی بروخاون و چند دانشگاه دیگر در آمریکا نشان دادند که غلظت لیتیم درون نانوذرات منفرد در یک نقطه به حالت معکوس در آمده و همیشه رو به افزایش نیست.
استر تکوچی از محققان این پروژه می‌گوید: « معمولاً شما برای شارژ تلفن همراه خود نیاز دارید هر روز آن را به برق وصل کنید که دلیل این امر ظرفیت محدود الکترودهای باتری است. این یافته به ما کمک می‌کند تا طول عمر باتری و سرعت شارژ آن را افزایش دهیم.»
باتری‌های یون لیتیم دارای ذراتی از اتم‌ها در شبکه بلوری خود هستند. زمانی که باتری یون لیتیم شارژ می‌شود، یون‌های لیتیم به سوی نقاط خالی در شبکه اتمی حرکت می‌کنند. پیش از این محققان چنین فرض کرده بودند که غلظت لیتیم به‌صورت دائمی در شبکه افزایش می‌یابد. اما این گروه تحقیقاتی نشان دادند که اگر الکترود باتری از نانوذرات ساخته شده باشد، این روند همیشه صادق نیست. آن‌ها نشان دادند که غلظت نانوذرات افزایش یافته و از نقطه‌ای به بعد، روند معکوس شده و کاهش می‌یابد.
الکترودهای حاوی نانوذرات معمولاً موجب افزایش دانسیته توان باتری می‌شوند، اما دانشمندان درک صحیح و دقیقی از دلیل این موضوع نداشتند. در این پروژه محققان با استفاده از ابزارهای مختلف موفق به تصویربرداری از درون این الکترودها شدند.
همانند جذب آب درون اسفنج، لیتیم نیز وارد نانوذرات می‌شود اما برخلاف آب، این روند در جایی متوقف می‌شود. حرکت غیر یکنواخت لیتیم می‌تواند اثرات منفی داشته باشد و موجب آسیب ساختاری به باتری شود. پیش از این که لیتیم وارد شبکه شود، ساختار شبکه یکنواخت است اما با ورود لیتیم، شبکه کشیده شده و با خروج لیتیم، شبکه چروکیده می‌شود. بنابراین با هر بار شارژ/دشارژ، کل ساختار باتری دچار استرس می‌شود و در طول زمان باتری زوال پیدا می‌کند.
این گروه مدلی برای توضیح این ساختار ارائه کردند که نتایج بررسی آن با مشاهدات انجام شده با میکروسکوپ الکترونی عبوری همخوانی دارد.
منبع: nano.ir