تولید نانوكامپوزیت گرافنی برای بهبود عملكرد باتری‌ها
محققان آزمایشگاه ملی لورنس در بركلی موفق شده‌اند یك كامپوزیت نانومقیاس از تركیب قلع و گرافن تولید كنند. این كامپوزیت می‌تواند ظرفیت ذخیره انرژی بالایی در باتری‌های یون لیتیم داشته باشد. با كپسوله كردن قلع میان دو ورقه گرافنی، محققان توانستند ماده‌ای سبك بسازند كه عملكرد باتری ها را بهبود می‌بخشد.
           [ نانوتكنولوژی

محققان آزمایشگاه ملی لورنس در بركلی موفق شده‌اند یك كامپوزیت نانومقیاس از تركیب قلع و گرافن تولید كنند. این كامپوزیت می‌تواند ظرفیت ذخیره انرژی بالایی در باتری‌های یون لیتیم داشته باشد. با كپسوله كردن قلع میان دو ورقه گرافنی، محققان توانستند ماده‌ای سبك بسازند كه عملكرد باتری ها را بهبود می‌بخشد.

زانگ، از محققان آزمایشگاه لورنس، می‌گوید شما برای خودرو نیاز به یك باتری سبك دارید كه بتواند انرژی زیادی را ذخیره كند و در عین حال خیلی سریع شارژ شود. ما با ارائه یك طراحی جدید موفق شدیم بدون نیاز به افزودنی، عملكرد باتری‌ها را بهبود ببخشیم.
 
گرافن ورقه‌ای نازك از جنس كربن با ضخامت یك اتم بوده كه دارای خواص مكانیكی یا الكترونیكی منحصربه‌فرد است. در این پروژه، محققان به‌صورت متناوب از لایه‌های گرافن و قلع استفاده كردند تا یك كامپوزیت نانومقیاس بسازند. برای تولید این كامپوزیت، ورقه‌هایی از قلع روی گرافن قرار داده شد. سپس لایه دیگری از گرافن روی قلع قرار داده و این كار مكررا ادامه یافت تا كامپوزیت مورد نظر ایجاد شد. در گام آخر این كامپوزیت در دمای 300 درجه سانتیگراد در معرض محیط آرگون و هیدروژن گرم می‌شود. در طول فرآیند عملیات حرارتی، لایه قلع تبدیل به ستون‌هایی می‌شود كه منجر به افزایش ارتفاع لایه قلع می‌گردد.

لیون، از محققان این پروژه، می‌گوید تشكیل این نانوستون‌های قلع از لایه‌های اولیه قلع برای این سیستم بسیار مهم است. لایه‌های بالایی و پایینی گرافن با تغییر اندازه لایه‌های قلع، تغییر می‌كنند. این تغییر لایه‌های گرافن در نانوكامپوزیت در طول سیكل الكتروشیمیایی نقش مهمی دارد. در واقع با افزایش حجم قلع، این لایه‌ها تغییر اندازه داده كه عملكرد الكترود را بهبود می‌بخشد. علاوه‌براین، این رفتار منجربه افزایش سرعت شارژ باتری شده بدون این كه زوالی در آن ایجاد شود. این مسئله در باتری‌های قابل شارژ در خودروها بسیار مهم است.

باتاگلیا، از اعضای دیگر این تیم، می‌گوید ما یك برنامه بزرگ در حوزه باتری‌ها در آزمایشگاه لورنس داریم. ما در حال تعامل با برنامه تحقیقاتی Carbon Cycle 2.0 هستیم.

نتایج این تحقیق در نشریه Energy and Environmental Science به چاپ رسیده است.

منبع: ستاد توسعه فناوری نانو

نوشته شده در تاریخ جمعه 22 مهر 1390    | توسط: سیدمحمدامین شاهمرادی    |    | نظرات()