کشف نقص عجیب باتری‌های لیتیومی حالت جامد

دانشمندان حالا می‌توانند برای تولید باتری‌های کارآمدتر به‌خصوص برای اتومبیل‌ها آماده شوند.

گروهی از محققان مدعی شده‌اند که بالاخره مشکل اتصال کوتاه در الکترولیت‌های جامد باتری‌های لیتیوم فلزی را حل کرده‌اند. آن‌ها حالا می‌خواهند باتری‌های جدیدی تولید کنند که سبک، اشتعال‌ناپذیر، پرظرفیت و دارای قابلیت شارژ سریع هستند. این باتری‌های جدید به‌خصوص می‌توانند برای خودرو‌های برقی به‌کار گرفته شوند.

محققان دانشگاه استنفورد و آزمایشگاه شتاب‌دهنده ملی SLAC در مقاله‌ای که در ژورنال Nature Energy منتشر شده است، توضیح داده‌اند که نقصان مقیاس نانو و استرس مکانیکی چگونه می‌توان باعث خرابی الکترولیت‌های جامد شود. آن‌ها می‌گویند استرس مکانیکی که حین شارژ باتری به‌وجود می‌آید، این الکترولیت‌ها را خراب می‌کند.

«ویلیام چیو»، پژوهشگر ارشد این مطالعه و استادیار دانشگاه استنفورد می‌گوید: «حتی کوچک‌ترین تورفتگی، خمیدگی یا پیچ‌خوردگی در این باتری‌ها می‌تواند اختلال‌هایی را در سطح نانو به‌وجود بیاورد، مواد را باز کند، به لیتیوم اجازه دهد وارد الکترولیت شود و اتصال کوتاه ایجاد کند.»‌

می‌توان تولید باتری‌های لیتیومی را بهینه‌سازی کرد

ورود گردوغبار و دیگر مواد خارجی به باتری در مرحله تولید هم می‌تواند از دیگر دلایل بروز مشکل در این باتری‌ها باشد. از سوی دیگر، محققان در طول ۶۰ آزمایش اثبات کردند که استفاده از مواد سرامیکی در باتری‌ها موجب ایجاد ترک، تورفتگی و شکاف در ابعاد نانو می‌شود. این مسئله در زمان شارژ سریع ایجاد مشکل می‌کند و به اتصال کوتاه منجر می‌شود.

محققان می‌گویند باتری‌های حالت جامد زمانی دچار اتصال کوتاه می‌شوند که کاتد و آند با یکدیگر تماس پیدا کنند یا به‌لحاظ الکتریکی به هر نحوی به هم وصل شوند. آن‌ها ادعا می‌کنند که هر شکلی از خمیدگی، پیچ‌خوردگی یا قرارگرفتن غبار میان الکترولیت‌ها می‌تواند این باتری‌ها را دچار مشکل کند.

پژوهشگران حالا با یافته‌های این تحقیق می‌توانند باتری‌هایی را طراحی کنند که مشکل اتصال کوتاه نداشته باشند. این گروه در تلاش است تا از نیرو‌های مکانیکی برای تقویت مواد حین تولید استفاده کند و با پوشاندن سطح الکترولیت، مانع بروز ترک در آن شود و شرایطی را ایجاد کند که حتی درصورت ایجاد ترک هم امکان ترمیم آن وجود داشته باشد.

منبع: دیجیاتو