ساخت باتری یون سدیم با نانوسیم‌های تك ‌بلوری
محققان آمریكایی و چینی با استفاده از نانوسیم‌های اكسید منگنز تك‌بلوری توانسته‌اند ظرفیت الكتریكی و طول‌عمر شارژ مجدد باتری‌های یون سدیم را بهبود دهند. این باتری‌های می‌توانند برای كاربردهای مقیاس بزرگ از قبیل ذخیره انرژی در شبكه الكتریكی، جایگزین ارزان‌تری باشند.

محققان آمریكایی و چینی با استفاده از نانوسیم‌های اكسید منگنز تك‌بلوری توانسته‌اند ظرفیت الكتریكی و طول‌عمر شارژ مجدد باتری‌های یون سدیم را بهبود دهند. این باتری‌های می‌توانند برای كاربردهای مقیاس بزرگ از قبیل ذخیره انرژی در شبكه الكتریكی، جایگزین ارزان‌تری باشند.

جان لیو، از آزمایشگاه ملی پاسفیك نورث‌وست و یكی از این محققان، می‌گوید: باتری یون سدیم در دمای اتاق كار می‌كند و از یون‌های سدیم كه در نمك طعام وجود دارند، استفاده می‌كند.
نانوساختار بلوری یكنواخت اكسید منگنز اصلاح شده با گرما، مسیرهایی مهیا می‌كند كه یون‌های سدیم می‌توانند در آنها جریان یابند و این عملكرد الكترودهای اكسید منگنز را بهبود می‌دهد.
الكترودها در باتری‌های یون لیتیوم از اكسید منگنز ساخته می‌شوند. اتم‌ها در این اكسید فلزی حفره‌ها و كانال‌هایی تشكیل می‌دهند كه یون‌های لیتیوم موقعی كه باتری‌ها شارژ یا استفاده می‌شوند، از سرتاسر آنها عبور می‌كنند. این حركت آزاد یون‌ها لیتیوم اجازه می‌دهد كه باتری الكتریسته را ذخیره كند یا آن را در یك مسیری رها كند. اما جایگرین كردن یون‌های لیتیوم با یون‌های سدیم مشكل است – یون‌های سدیم 70 درصد بزرگ‌تر از یون‌های لیتیوم هستند و نمی‌توانند به آسانی از درون این كانال‌ها و حفره‌ها عبور كنند.

این محققان برای پیدا كردن راهی برای ایجاد حفره‌های بزرگ‌تر در اكسید منگنز به سمت ابعاد بسیار بسیار كوچك‌تر حركت كردند.

این گروه تحقیقاتی بدین منظور دو نانوساختار از اكسید منگنز ساخت كه هر كدام دارای اجزاء سازنده اتمی متفاوتی بود – در یكی اتم‌ها خودشان را بصورت هرم آرایش می‌دهند و در دیگری اتم‌ها یك هشت‌وجهی (یك ساختار شبه لوزی متشكل از دو هرمِ چسبیده بهم در انتهایشان) تشكیل می‌دهند. آنها انتظار داشتند كه نانوساختار نهایی كانال‌های S شكل بزرگی و كانال‌های 5 طرفه‌ی كوچك‌تری داشته باشد، بطوری كه یون‌های سدیم بتوانند از سرتاسر آنها عبور كنند.

این محققان بعد از مخلوط كردن این مواد، آنها را تا گستره‌ای از دما بین 450 و 900 درجه سلسیوس گرم كردند و برای یافتن بهترین دمای عملیاتی مواد تركیبی نهایی را آزمایش كردند.

بر اساس نتایج این محققان دمای 750 درجه سلسیوس منجر به بهترین بلور ‌شد. اكسید منگنز اصلاح شده در این دما علاوه بر بالاترین ظرفیت، بعد از چرخه‌های شارژ و تخلیه متوالی كمترین كاهش ظرفیت (بالاترین طول‌عمر شارژ مجدد) را داشت.

جزئیات نتایج این كار تحقیقاتی در مجله‌ی Advanced Materials منتشر شده است.

منبع: ستاد توسعه فناوری نانو

نوشته شده در تاریخ چهارشنبه 27 مهر 1390    | توسط: سیدمحمدامین شاهمرادی    |    | نظرات()