خبر کامل
نوآوری محققان کره‌ای: افزایش پایداری باتری‌های زینک-یون آبی تا ۷۰۰ چرخه
جهش بزرگ در فناوری باتری‌های زینک-یون آبی
محققان دانشگاه ملی سئول در کره جنوبی با یک نوآوری شیمیایی، موفق به افزایش چشمگیر عملکرد و پایداری باتری‌های زینک-یون آبی شده‌اند. این پیشرفت که بر پایه تغییر یک مولکول در الکترولیت صورت گرفته، می‌تواند مسیر توسعه سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی ایمن‌تر و کم‌هزینه‌تر را هموار سازد.
فرمولاسیون جدید الکترولیت، سلول‌های باتری را قادر ساخته تا به راندمان کولنی خیره‌کننده ۹۹.۹۶ درصد دست یابند و عملکرد پایدار خود را برای بیش از ۶۰۰ چرخه شارژ و دشارژ حفظ کنند. اهمیت این باتری‌ها در استفاده از مواد فراوان و ارزان‌قیمتی چون زینک و آب است که ایمنی آن‌ها را نسبت به بسیاری از سیستم‌های لیتیوم-یون تضمین می‌کند.
چالش‌های عملکردی باتری‌های زینک-یون
باتری‌های زینک-یون آبی به دلیل ایمنی ذاتی، مقرون‌به‌صرفه بودن و ویژگی‌های الکتروشیمیایی برجسته آند فلزی زینک، مزایای قابل توجهی دارند. با این حال، عملکرد آن‌ها اغلب در مرز بین الکترود و الکترولیت مایع با مشکل مواجه می‌شود. دو چالش اصلی عبارتند از:
- تجزیه آب: مولکول‌های آب موجود در الکترولیت تمایل به تجزیه دارند.
- تشکیل دندریت: رسوب زینک به‌طور ناهمتراز شکل می‌گیرد که منجر به ایجاد دندریت‌ها (ساختارهایی که می‌توانند اتصال کوتاه ایجاد کنند) می‌شود.
معرفی کمک‌حلال جدید: DEDFP
برای غلبه بر این مشکلات، تیم تحقیقاتی بر توسعه یک کمک‌حلال الکترولیت متمرکز شد. آن‌ها یک کمک‌حلال مبتنی بر فسفات به نام دی‌اتیل(دی‌فلوئورومتیل)فسفونات (DEDFP) را توسعه دادند. این مولکول با جایگزین کردن یک گروه اتوکسی در ترکیب تری‌اتیل فسفات (TEP) با یک گروه دی‌فلوئورومتیل ساخته شده است.
«یک کمک‌حلال مبتنی بر فسفات به نام دی‌اتیل(دی‌فلوئورومتیل)فسفونات (DEDFP) با جایگزین کردن یک گروه اتوکسی در ترکیب تری‌اتیل فسفات (TEP) با یک گروه دی‌فلوئورومتیل توسعه می‌یابد.»
نتایج پایداری و کارایی بی‌سابقه
الکترولیت حاوی DEDFP پایداری بسیار بالایی از خود نشان داد که به مراتب فراتر از سیستم‌های مبتنی بر TEP است:
- حفظ ظرفیت: حفظ ۷۰.۰۶ درصد از ظرفیت اولیه پس از ۴۸۶ چرخه.
- طول عمر: ادامه عملکرد تا بیش از ۷۰۰ چرخه.
- مقایسه با TEP: سیستم‌های مبتنی بر TEP پس از ۳۸۱ چرخه از کار می‌افتند.
مولکول DEDFP دارای خاصیت آب‌گریزی (هیدروفوبیک) بیشتری است و به طور فعال مولکول‌های آب را از سطح الکترود دور می‌کند. این سد فیزیکی نقش حیاتی در مهار تجزیه آب دارد که عامل اصلی تشکیل گاز و کاهش بازدهی در سیستم‌های آبی محسوب می‌شود. این کشف می‌تواند آینده ساخت باتری برای صنایع مختلف را متحول کند.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۲۰:۲۹ - ۱۴۰۴/۰۷/۰۶