قام فريق من المهندسين من جامعة جلاسكو بتطوير بطارية لجعل بطاريات الليثيوم أيون أكثر صداقة للبيئة.
بطاريات الليثيوم أيونمزيج مفيد من عامل الشكل الخفيف والمدمج والقدرة على تحمل دورات الشحن والتفريغ المتعددة. جعلها هذا مثالية للاستخدام في مجموعة متنوعة من الأجهزة ، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة والساعات الذكية والمركبات الكهربائية.
مثل العديد من البطاريات ، بطاريات الليثيوم أيونتحتوي على قطب كهربائي موجب ، غالبًا ما يكون مصنوعًا من أكسيد الليثيوم والكوبالت / المنغنيز أو فوسفات الليثيوم والحديد ، وقطب سالب ، غالبًا ما يكون مصنوعًا من معدن الليثيوم. أثناء الشحن ، تتدفق أيونات الليثيوم عبر الإلكتروليت من القطب الموجب إلى القطب السالب ، حيث يتم تخزينها. أثناء الاستخدام ، تتدفق الأيونات في الاتجاه المعاكس ، لتوليد الطاقة لتشغيل الأجهزة من خلال تفاعل كهروكيميائي.
أحد القيود المادية على الرقمالطاقة التي يمكن تخزينها وإطلاقها من خلال تصميم بطاريات الليثيوم أيون هي سماكة أقطابها. تحد الأقطاب الكهربائية السميكة من انتشار أيونات الليثيوم عبر القطب ، وبالتالي تحد من الطاقة المحددة لبطاريات الليثيوم أيون. تؤدي زيادة سماكة الأقطاب الكهربائية أيضًا إلى تقليل مقاومتها للتشوه ، مما يجعلها أكثر عرضة للتشقق. بمجرد أن ينكسر القطب ، تصبح البطارية غير قابلة للاستخدام.
طورها علماء تحت قيادة الجامعةتهدف جلاسكو إلى تحقيق توازن أفضل بين الحجم ومساحة سطح الأقطاب الكهربائية عن طريق إدخال ثقوب أو مسام صغيرة الحجم ومتناهية الصغر في تصميمها. عن طريق قطع السطح والداخل من الأقطاب الكهربائية بالمسام ، يمكنهم زيادة مساحة السطح بشكل كبير مقارنة بالإلكترود الصلب الذي له نفس الأبعاد الخارجية.
للقيام بذلك ، استخدم العلماء تقنية التصنيع المضافة - الطباعة ثلاثية الأبعاد. الهدف هو التحكم الصارم في حجم وموقع كل مسام في أقطابها.
قاموا بتحميل الطابعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بهم بمواد طوروها تجمع بين حمض polylactic وفوسفات حديد الليثيوم والأنابيب النانوية الكربونية.
ما هو حمض البوليلاكتيك؟ PLA (حمض البولي لاكتيك، بولي لاكتيد) هو بوليمر لدن بالحرارة أليفاتي مشتق من موارد متجددة بنسبة 100% مثل الذرة ونشا البطاطس. من خلال البلمرة، يؤدي PLA إلى تكوين بولي (حمض اللاكتيك) (PLLA). الخصائص الكيميائية والفيزيائية لهذه PLAs متطابقة تمامًا
إنه قابل للتحلل الحيوي ويزيد من قابلية إعادة تدوير البطارية.
بطارية ذات قطب كهربائي 300 ميكرون ومساميةكان أداء 70٪ أفضل عند اختباره بسعة محددة تبلغ 151 مللي أمبير-ساعة لكل جرام ، أو مللي أمبير / جرام ، وهو مقياس قياسي لمقدار الشحن الذي يمكن أن تحمله البطارية. هذا هو ما يقرب من ضعفين إلى ثلاثة أضعاف أداء بطارية الليثيوم أيون التقليدية بقطب كهربائي صلب من نفس السماكة.
المسامية المتزايدة وبالتالي مساحة السطح الأكبر للقطب الكهربي السميك 300 ميكرون أثرت أيضًا على سعة البطارية ، حيث زادت بنسبة 158٪.
قراءة المزيد
استمع إلى المسبار المتحرك التابع لناسا وهو يتحرك عبر المريخ
ابتكر الفيزيائيون نظيرًا للثقب الأسود وأكدوا نظرية هوكينغ. إلى أين تقود؟
يمكن للبشر تحمل درجات حرارة منخفضة للغاية حتى بدون مصادر الحرارة