محققان اولین باتری یون-آلومینیوم غیرسمی جهان را ساختند

محققان در جدیدترین تحقیقات خود توانستند باتری‌های جدید آلومینیوم-یونی را با استفاده از مواد خاصی بسازند که برخلاف باتری‌های قبلی غیرسمی هستند.
کد خبر: ۲۸۳۶۰۴
تاریخ انتشار:۱۶ تير ۱۴۰۲ - ۰۲:۵۹ - 07 July 2023
به گزارش روزپلاس،امروزه باتری‌ها به بخشی ضروری از زندگی روزمره ما تبدیل شده‌اند و کارکرد همه چیز از تلفن همراه و ساعت‌های هوشمند گرفته تا وسایل نقلیه الکتریکی وابسته به آن‌هاست. با این حال، بیشتر باتری‌ها حاوی مواد خطرناک، سمی و خورنده هستند که در صورت دور ریختن در محل‌های دفن زباله یا بیرون ریختن در مکان‌های دیگر می‌توانند محیط زندگی انسان را آلوده کنند.

اغلب باتری‌ها دارای موادی مانند سرب، کادمیوم و جیوه هستند که می‌توانند انسان‌ها و حیوانات را مسموم کنند، باعث آلودگی خاک و آب شوند و برای مدت طولانی در محیط باقی بمانند.

تیمی از محققان دانشگاه فلیندرز در استرالیای جنوبی و دانشگاه علم و فناوری ژجیانگ در چین تحقیقات فراوانی را برای تولید اولین باتری غیرسمی انجام داده‌اند. تحقیقاتی که در نتیجه آن مرحله اول توسعه باتری جدید و از نوع آلومینیوم-یون غیرسمی به پایان رسید. باتری‌های یون آلومینیومی قابل شارژ (AIBs) اخیراً به دلیل ظرفیت حجمی نظری بالا و ایمنی خوب، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند و این باتری‌ها به سبب این ویژگی‌ها، به طور بالقوه به یک سیستم ذخیره انرژی پایدار و کم‌هزینه تبدیل شده‌اند.

سیستم باتری از کاتد، آند و الکترولیت تشکیل می‌شود که جزء اول بایستی یون‌های فلزی و مثبت تولید کند و جزء سوم نیز باید به نحوی باشد که حرکت یون‌ها در آن به راحتی انجام شود. به همین دلیل، یکی از چالش‌های اصلی برای دانشمندان AIB‌ها، حرکت آهسته کمپلکس‌های یونی Al+3است که منجر به AIB‌هایی با راندمان کاتدی پایین می‌شود.

یم راه‌حل برای این مشکل، استفاده از نوعی پلیمرهای مزدوج آلی است. این پلیمرها کاندیدهای امیدوارکننده‌ای برای مواد کاتدی برای AIBها برای رسیدگی به مسئله انتقال یون در نظر گرفته می شوند، اما هنوز عملکرد خروجی ولتاژ باتری ساخت آن‌ها ضعیف است و به همین دلیل دانشمندان به دنبال راه‌حل‌های بهتری هستند.

البته رادیکال‌های پایدار دسته‌ای از مولکول‌های آلی الکترواکتیو هستند که به طور گسترده در سیستم‌های مختلف باتری آلی استفاده می‌شوند. این مواد چندین مزیت مانند پایداری بالاتر در تولید، قابلیت تنظیم ویژگی‌های الکتروشیمیایی و بسیاری از امکانات و خواص ساختاری مناسب را ارائه می‌دهند.

پیش از این محققان مواد رادیکالی برای باتری‌های لیتیوم یون هیبریدی آلی (LIBs)، باتری‌های یون سدیم و باتری‌های تمام آلی تولید کرده بودند. اما این مواد به دلیل مشکل واکنش شیمیایی در الکترولیت‌ها، در باتری‌های یونی آلومینیومی قابل شارژ در حال ظهور استفاده نشده‌اند.

باتری‌های آلومینیومی جدید با استفاده از مواد خاصی به نام رادیکال‌های آلی پایدار ساخته می‌شوند که حاوی جزء حیاتی 2،2،6،6-tetramethylpiperidyl-1-oxy (TEMPO) هستند. این باتری‌ها به جای استفاده از مواد شیمیایی مضر، از الکترولیت آبی با غلظت بالای اسید استفاده می‌کنند.

استفاده از این الکترولیت‌های مبتنی بر آب به محققان کمک کرده است تا اولین طرح AIB‌های آبی-پلیمری را توسعه دهند که ضد حریق و پایدار در برابر هوا هستند. همچنین ولتاژ خروجی پایدار 1.25 ولت و ظرفیت 110 میلی‌آمپر ساعت-گرم در 800 سیکل را ارائه می‌کنند.

محققان امیدوارند در آینده از مواد زیست‌تخریب‌پذیر برای توسعه باتری‌ها استفاده کنند تا محصول ساخته شده ایمن و پایدار باشد. در نتیجه، این کار تحقیقاتی مسیر استفاده از مواد آلی الکترواکتیو را برای AIBهای مقرون به صرفه و ایمن که در حال حاضر به مولکول‌های آلی مزدوج متکی هستند، نشان می‌دهد.

نتایج تحقیقات در مقاله زیر منتشر شده است:

Shangxu Jiang, Yihui Xie, Yuan Xie, Li-Juan Yu, Xiaoqing Yan, Fu-Gang Zhao, Chanaka J. Mudugamuwa, Michelle L. Coote, Zhongfan Jia, and Kai Zhang. Lewis Acid-Induced Reversible Disproportionation of TEMPO Enables Aqueous Aluminum Radical Batteries.American Chemical Society, 2023; DOI:10.1021/jacs.3c04203

بازگشت به ابتدای صفحه
ارسال به دوستان
ارسال نظر
روایت تصویری
نگاه دوم
پیشنهاد سردبیر
پربازدیدها

باید منتظر شلیک ۵۰۰۰ موشک و پهپاد به سمت تل‌آویو باشیم

باید در عرض ۳ سال برای جنگ آماده باشیم

حزب الله: تجاوز به یمن خبر از مرحله جدید و خطرناکی در منطقه می دهد/ اتحاد مقاومت درمقابله با صهیونیست ها

اولین دستور کار وزیر کشور پزشکیان/ مهاجران غیر قانونی افغان

پیام‌رسان ایتا زیر ذره‌بین/ از دسترسی به داده‌های کلان تا ایجاد اتاق پژواک

المرصاد: طالبان در جنگ با خوارج زمانه پیرو حضرت علی(ع) هستند

نرخ بهره بین بانکی بالا رفت + جدول

گائل کاکوتا به استقلال پیوست! / غیررسمی

در شرایط بحرانی خاموشی‌های برنامه‌ریزی شده اطلاع‌رسانی خواهد شد

لیموچی مایل بود با هر روشی به پرسپولیس برود/ امروز با باشگاه استقلال وارد مذاکره می‌شویم

مالک شمس آذر: وفادار هستیم؛ شاید همچنان با زندی همکاری کنیم

بازیکن ایرانی فاینورد: به خاطر پدرم استقلالی هستم/ دوست دارم برای تیم ملی بازی کنم

سعید راد درگذشت

ونس چه آینده‌ای برای امریکا می‌خواهد؟ بدترین غرایز ترامپی فعال می‌شود!

پیشتازی ترامپ در انتخابات آمریکا در آستانه مناظره/ حمایت اکثریت جمهوری‌خواهان و مستقل‌ها از ترامپ

فریاد شیران: وساطت سرمربی تیم ملی برای محروم نشدن بیرانوند قبیح است

دارندگان سهام عدالت بخوانند / سود مرحله سوم سهام عدالت کی واریز می‌شود؟

یک بازیکن دیگر در آستانه‌ی جدایی از پرسپولیس

انتقاد رضا جباری از سروش رفیعی

جلیلی در بازار تهران: برای مشکلات کشور برنامه داریم/ باید قدرت خرید برای مردم ایجاد شود

آیفون برای چه کسب کاری پیشنهاد میشود؟

شلیک موشکهای برکان به اهداف نظامی رژیم صهیونیستی

اقدام جدید باشگاه پرسپولیس علیه بیرانوند

گزینه رویایی پرسپولیس در نقش یک بازیکن تستی!

بازخوانی دیدار آیت‌الله جوادی آملی با سعیدجلیلی در سال ۹۲/ انسان خوبی هستند، اما مدیر نیستند

جزئیاتی از اربعین شهید رئیسی/ مصلی تهران تا اهواز و کربلا

با این ۱۰ راهکار هوش هیجانی‌ تان را بالا ببرید

اطلاعیه پرسپولیس درباره اتفاقات عجیب در مذاکره با یک بازیکن

نقد و سیاست