این باتری به سلطه باتری های لیتیوم-یون خاتمه خواهد داد به گزارش تجهیزات جانبی، محققان یک باتری کلسیم-یون حالت شبه جامد ساخته اند که انتقال یون و پایداری چرخه را بهبود می بخشد و با عمر 1000 چرخه می تواند فرمانروایی باتری های لیتیوم-یون را به چالش بکشد. به گزارش تجهیزات جانبی به نقل از ایسنا، محققان دانشگاه علوم و فناوری هنگ کنگ(HKUST) نوع جدیدی از باتری کلسیم-یون را توسعه داده اند که می تواند با بهبود پایداری و عملکرد، فناوری لیتیوم-یون را به چالش بکشد. این تیم این سیستم را با استفاده از الکترولیت های حالت شبه جامد مبتنی بر چارچوب های آلی کووالانسی فعال اکسایش-کاهش ساختند. باتری های کلسیم-یون به عنوان جایگزینی امیدوارکننده برای باتری های لیتیوم-یون درنظر گرفته می شوند، برای اینکه کلسیم، فراوان و ارزان است. آنها همین طور یک پنجره الکتروشیمیایی قابل مقایسه ارایه می دهند، اما استقرار عملی به سبب انتقال ضعیف یون و چرخه ناپایدار متوقف شده است. باتری های لیتیوم-یون بر بازار امروز تسلط دارند و به وسایل نقلیه الکتریکی، سیستم های ذخیره سازی شبکه و لوازم الکترونیکی مصرفی نیرو می دهند. در عین حال، منابع لیتیوم محدود هستند و بهبود بیشتر چگالی انرژی به صورت درحال افزایشی دشوار می شود. این امر جستجو برای شیمی باتری های نسل بعدی را تشدید کرده است. سیستم های کلسیم-یون با یک چالش اساسی که حرکت کارآمد یون های +Ca2 از راه الکترولیت در عین حفظ پایداری ساختاری در چرخه های شارژ و تخلیه شارژ گوناگون است، روبرو هستند. بدون انتقال سریع یون، عملکرد کاهش پیدا می کند و تخریب تسریع می شود. حل گلوگاه یون تیم تحقیقاتی با طراحی چارچوب های آلی کووالانسی غنی از کربونیل که به عنوان الکترولیت های شبه جامد عمل می کنند، به این مسئله پرداخت. این مواد کانال های هم ترازی ایجاد می کنند که یون های کلسیم را از راه ساختار هدایت می کنند. به قول محققان، الکترولیت های جدید به رسانایی یونی 0.46 میلی زیمنس بر سانتی متر و قابلیت انتقال +Ca2 بیشتر از 0.53 در دمای اتاق رسیدند. مطالعات تجربی و شبیه سازی نشان داد که یون های کلسیم به سرعت در امتداد گروههای کربونیل هم تراز در داخل منافذ منظم COF حرکت می کنند. این طراحی مواد، تیم را قادر ساخت تا یک سلول باتری کامل کلسیم-یون را مونتاژ کند. این سیستم ظرفیت ویژه بازگشت پذیر 155.9 میلی آمپر ساعت بر گرم را در 0.15 آمپر بر گرم ارایه داد. همین طور بعد از ۱۰۰۰ چرخه، بیشتر از ۷۴.۶ درصد از ظرفیت خودرا در یک آمپر بر گرم حفظ کرد. این اعداد نشان میدهد که این فناوری بخصوص در کاربردهایی که پایداری و هزینه در اولویت هستند، به استفاده عملی نزدیک تر می شود. پروفسور یونسئوب کیم(Yoonseob Kim)، دانشیار گروه مهندسی شیمی و زیست شناسی در HKUST اظهار داشت: تحقیقات ما پتانسیل دگرگون کننده باتری های کلسیم-یون را به عنوان جایگزینی پایدار برای فناوری لیتیوم-یون برجسته می کند. با استفاده از خواص منحصر به فرد چارچوب های آلی کووالانسی اکسایش-کاهش، قدمی مهم در راستای تحقق راهکارهای ذخیره سازی انرژی با کارآیی بالا برداشته ایم که می تواند نیازهای آینده ای سبزتر را برآورده کند. پیش به سمت جایگزین های لیتیوم این پیشرفت یکی از بزرگترین نقاط ضعف سیستم های کلسیم-یون را هدف قرار می دهد که انتقال کند کاتیون است. این تیم با بهبود تحرک یون در عین حفظ یکپارچگی ساختاری، هم به مسئله کارآیی و هم به دوام پرداخت. الکترولیت های حالت شبه جامد همین طور مزایای ایمنی نسبت به سیستم های مایع ارایه می دهند، خطرات نشت را کم می کنند و پایداری مکانیکی را بهبود می بخشند. این می تواند این فناوری را برای وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره سازی در مقیاس شبکه که در آن ایمنی و عمر طولانی خیلی مهم می باشد، جذاب کند. این مطالعه با همکاری پژوهشگران دانشگاه شانگهای جیائو تونگ(Shanghai Jiao Tong) انجام شد. در حالیکه برای مقیاس بندی این فناوری و اعتبارسنجی قابلیت تجاری بلند مدت به کار بیشتری نیاز است، نتایج نشان میدهد که باتری های کلسیم-یون می توانند به معیارهای عملکرد رقابتی نزدیک شوند. با شتاب گرفتن گذار جهانی انرژی، شیمی باتری فراتر از لیتیوم مورد توجه قرار گرفته است و پیشرفت هایی از این دست نشان میدهد که سیستم های مبتنی بر کلسیم می توانند بخشی از ترکیب ذخیره سازی انرژی آینده باشند. این یافته ها در مجله Advanced Science انتشار یافته است. . حرف آخر اینکه سیستم های کلسیم-یون با یک چالش اساسی که حرکت کارآمد یون های +Ca2 از طریق الکترولیت در عین حفظ پایداری ساختاری در چرخه های شارژ و تخلیه شارژ متعدد است، روبرو هستند. این سیستم ظرفیت ویژه بازگشت پذیر 155.9 میلی آمپر ساعت بر گرم را در 0.15 آمپر بر گرم ارائه داد. این یافته ها در مجله Advanced Science انتشار یافته است. 1404/11/26 09:28:44 5.0 / 5 13 تگهای خبر: الكترونیكی , باتری , پژوهشگران , دانشگاه این مطلب را می پسندید؟ (1) (0) X تازه ترین مطالب مرتبط نخستین آزمایش موفقیت آمیز رابط بی سیم مغز و کامپیوتر در فضا مأموریت نابغه نابینا ساخت دنیایی بهتر برای همه اوریگامی DNA، کلید نظم بخشی مولکولی در نیمه رساناهای دوبعدی سیاست گذاری داده ها چالش اصلی دانش بنیان های حوزه صنعت فضایی نظرات بینندگان در مورد این مطلب لطفا شما هم در مورد این مطلب نظر دهید = ۶ بعلاوه ۳ فرستادن بازخورد