باتری روی بدون آند که روزی می‌تواند انرژی تجدیدپذیر را ذخیره کند
منابع انرژی تجدیدپذیر، مانند انرژی باد و خورشید، می‌توانند به کاهش وابستگی جهان به سوخت‌های فسیلی کمک کنند.
اما ابتدا، شرکت‌های برق به یک روش ایمن و مقرون‌به‌صرفه برای ذخیره انرژی برای استفاده‌های بعدی نیاز دارند.
باتری‌های لیتیوم یونی عظیم می‌توانند این کار را انجام دهند، اما از مشکلات ایمنی و محدودیت در دسترس بودن لیتیوم رنج می‌برند.
اکنون، محققانی که در مجله Nano Letters ACS گزارش می‌دهند، نمونه اولیه‌ای از یک باتری بدون آند و مبتنی بر روی ساخته‌اند که از مواد کم‌هزینه و فراوان طبیعی استفاده می‌کند.
باتری‌های آبی مبتنی بر روی، به دلیل ایمنی و چگالی انرژی بالا، پیش از این برای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس شبکه مورد بررسی قرار گرفته‌اند.
علاوه بر این، مواد مورد استفاده برای ساخت آنها به طور طبیعی فراوان هستند.
با این حال، باتری‌های روی قابل شارژ که تاکنون توسعه یافته‌اند، به آندهای ضخیم فلز روی نیاز داشته‌اند که حاوی مقدار زیادی روی اضافی هستند که هزینه را افزایش می‌دهد. همچنین، آندها مستعد تشکیل دندریت‌ها، برآمدگی‌های کریستالی فلز روی که در حین شارژ روی آند رسوب می‌کنند، هستند که می‌توانند باتری را کوتاه کنند.
یونپی ژو، یی کوی و حسام الشریف این سوال را مطرح کردند که آیا واقعاً به آند روی نیاز است یا خیر.
محققان با الهام از کاوش‌های قبلی باتری‌های لیتیوم و سدیم-فلز “بدون آند”، تصمیم گرفتند باتری‌ای بسازند که در آن یک کاتد غنی از روی، تنها منبع برای آبکاری روی، روی یک جمع‌کننده جریان مسی باشد.
محققان در باتری خود از یک کاتد دی‌اکسید منگنز که از قبل با یون‌های روی، یک محلول الکترولیت آبی تری‌فلورومتان‌سولفونات روی و یک جمع‌کننده جریان فویل مسی پر شده بود، استفاده کردند.
در طول شارژ، فلز روی، روی فویل مسی آبکاری می‌شود و در طول دشارژ، فلز جدا می‌شود و الکترون‌هایی را آزاد می‌کند که باتری را تغذیه می‌کنند.
برای جلوگیری از تشکیل دندریت‌ها، محققان جمع‌کننده جریان مسی را با لایه‌ای از نانودیسک‌های کربنی پوشش دادند.
این لایه باعث آبکاری یکنواخت روی و در نتیجه جلوگیری از دندریت‌ها و افزایش راندمان آبکاری و جدا کردن روی شد.
این باتری راندمان، چگالی انرژی و پایداری بالایی را نشان داد و پس از 80 چرخه شارژ و دشارژ، 62.8٪ از ظرفیت ذخیره‌سازی خود را حفظ کرد.
محققان می‌گویند طراحی باتری بدون آند، مسیرهای جدیدی را برای استفاده از باتری‌های آبی مبتنی بر روی در سیستم‌های ذخیره انرژی باز می‌کند.
لینک مرتبط:فرصت‌های جدید برای طراحی باتری‌های نوری و پیل سوختی
بیشتر بدانید:ابداع جایگزین سبزتر برای سوخت‌های فسیلی با تولید هیدروژن از آب و نور
تاریخ:1404/6/4
مهسا نعمتی
