مواد پلیمری جدید ممکن است به باتری‌ها قابلیت خودترمیمی بدهند

مواد پلیمری جدید ممکن است به باتری‌ها قابلیت خودترمیمی بدهند

پژوهشگران "دانشگاه ایلینوی در اِربانا—شَمپِین"(University of Illinois at Urbana—Champaigne) آمریکا در مطالعه اخیرشان موفق به توسعه مواد پلیمری جدیدی شده‌اند که استفاده از آنها در باتری می‌تواند کمک کند تا باتری‌ها قابلیت خود ترمیمی و قابل بازیافت بودن، پیدا کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از ساینس دیلی، باتری‌های لیتیوم یونی به دلیل ایجاد اتصال‌های کوتاه داخلی که می‌توانند الکترولیت‌های مایع باتری را مشتعل کنند، منجر به انفجار و آتش سوزی می‌شوند.

اکنون مهندسان دانشگاه ایلینوی یک الکترولیت مبتنی بر پلیمر جامد ایجاد کرده‌اند که می‌تواند پس از آسیب، خود را ترمیم کند و همچنین این ماده بدون استفاده از مواد شیمیایی خشن یا درجه حرارت بالا قابل بازیافت است. محققان گفتند باتری‌های لیتیوم یونی چرخه‌های مختلفی از بار و تخلیه را طی میکنند و سپس ساختارهای کوچک و شاخه‌ای از لیتیوم جامد به نام "دندریت" ایجاد می‌کنند. این سازه‌ها باعث کاهش عمر باتری، ایجاد نقاط داغ و اتصال‌های کوتاه می‌شوند و گاهی به اندازه کافی بزرگ می‌شوند تا قطعات داخلی باتری را سوراخ کنند و باعث واکنش‌های مواد منفجره شیمیایی بین الکترودها و مایعات الکترولیت شوند. اتصال کوتاه(Short Circuit) مداری است که اجازه می‌دهد جریان از یک مسیر ناخواسته گذر کند.

"برایان جینگ"(Brian Jing) پژوهشگر این مطالعه گفت: پلیمرهای جامد حاوی یون یک گزینه مناسب برای تولید الکترولیت‌های غیر مایع هستند. اما شرایط دمای بالا در داخل باتری می‌تواند اکثر پلیمرها را ذوب کند و  منجر به خرابی شود.

پژوهشگران در گذشته با استفاده از شبکه‌ای از رشته‌های پلیمری که به شکل متصل به هم متصل شده‌اند، الکترولیت‌های جامد تولید کرده‌اند تا یک هادی لیتیوم لاستیکی را ایجاد کنند. این روش رشد دندریت‌ها را به تأخیر می‌اندازد.

جینگ در ادامه افزود: با این حال این مواد پیچیده هستند و پس از آسیب نمی‌توان آنها را ترمیم کرد.

محققان برای پرداختن به این مسئله، یک الکترولیت پلیمری شبکه ایجاد کردند که در آن نقطه اتصال متقابل می‌تواند واکنش‌های مبادله‌ای داشته باشد و رشته‌های پلیمری را تعویض کند.

محققان گفتند: برخلاف پلیمرهای خطی، این شبکه‌ها در اثر گرم شدن سخت‌تر می‌شوند و این می‌تواند مشکل دندریت را به حداقل برساند. علاوه بر این، آنها می‌توانند به راحتی پس از آسیب در یک ساختار شبکه‌ای تجزیه و اصلاح شوند که این موضوع باعث می‌شود آنها قابل بازیافت نیز باشند. علاوه بر این، آنها پس از آسیب دیدگی مجددا قابلیت رسانایی خود را به دست می‌آورند.

یافته‌های این مطالعه در مجله "Journal of the American Chemical Society" منتشر شد.


تاریخ

یکشنبه 8 دی 1398