نسل جدید باتری لیتیوم‌گوگرد در ۱۲ دقیقه شارژ می‌شود

به گزارش عصر رویداد از وبگاه تِک‌اِکسپلور، گروهی از پژوهشگران مؤسسه علم و فناوری دائگو گیونگبوک (DGIST) در کره جنوبی، فناوری نوآورانه‌ای را برای افزایش چشمگیر سرعت شارژ باتری‌های لیتیوم‌گوگرد (لیتیوم‌سولفور) طراحی کرده‌اند. آن‌ها از یک ماده جدید کربنی متخلخل آلاییده با نیتروژن برای رفع مشکل سرعت شارژ آهسته که مانع تجاری‌سازی باتری‌های لیتیوم‌گوگرد موجود شده، استفاده کردند.

آلایش یا دوپینگ در تولید نیم‌رسانا، واردکردن عمدی ناخالصی‌ها به یک نیم‌رسانای ذاتی برای تغییر در ویژگی‌های الکتریکی، نوری و ساختاری آن است. ماده آلاییده یک نیم‌رسانای غیرذاتی محسوب می‌شود.

باتری‌های لیتیوم‌یونی برای فناوری‌های سازگار با محیط‌زیست مانند وسایل نقلیه برقی ضروری هستند. ظرفیت ذخیره انرژی کم و هزینه‌های بالا محدودیت‌هایی را بر سر راه استفاده از این باتری‌ها ایجاد کرده است؛ اما آن‌ها به دلیل چگالی انرژی بالا و هزینه پایین گوگرد به‌ عنوان یک ماده، به عنوان باتری‌های نسل بعدی جلب توجه کرده‌اند. با این حال، تجاری‌سازی به دلیل استفاده ناکافی از گوگرد در طول شارژ سریع، که ظرفیت باتری را کاهش می‌دهد، چالش‌برانگیز بوده است.

مشکل دیگر، پلی‌سولفیدهای لیتیوم تولیدشده طی فرآیند تخلیه است. این ترکیبات درون باتری مهاجرت می‌کنند و عملکرد آن را کاهش می‌دهند. برای رفع این مشکل، پژوهشگران باتری‌هایی را با افزودن گوگرد به ساختارهای کربن متخلخل تولید کردند؛ اما باز هم به سطوح عملکرد مناسب برای تجاری‌سازی دست نیافتند.

پروفسور جونگ‌سونگ یو (Jong-sung Yu)، یکی از پژوهشگران، برای حل این مشکل، یک ماده کربنی جدید بسیار گرافیتی و متخلخل آلاییده با نیتروژن را سنتز و آن را روی کاتد یک باتری لیتیوم‌گوگرد اِعمال کرد.

این فناوری حتی در هنگام شارژ سریع، ظرفیت بالای انرژی خود را حفظ کرد.

گزارش این پژوهش در مجله اِی‌سی‌اِس نانو (ACS Nano) منتشر شده است.