فراوری باتری های لیتیومی با مواد پیشرفته آندی - دفتر آنلاین من

به گزارش دفتر آنلاین من به نقل از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دکتر مهشید ارشادی دانش آموخته دانشکده شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر در راستای رساله دکتری خود تحت عنوان ساخت نانوکامپوزیت-های بر پایه ترکیبات گرافن/ Fe3O4جهت کاربرد بعنوان مواد آندی در باتری های لیتیوم-یون گفت: با توجه به اهمیت روزافزون باتری های قابل شارژ به ویژه باتری های لیتیوم-یون در تمام جنبه های دنیای مدرن کنونی، توسعه روش های آسان و ارزان فراوری اجزای تشکیل دهنده باتری های مذکور بسیار لازم است و باید به عنوان بخشی از اولویت های پژوهشی کشور در نظر گرفته گردد.

وی اضافه نمود: در این میان مواد آندی با توجه به نقش کلیدی آن ها در عملکرد بالای سل باتری لیتیوم-یون، سهم جالب توجهی از تحقیقات مربوط به باتری لیتیوم-یون را به خود اختصاص داده است.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه نمود: با توجه به مسئله چالش برانگیز گرمایش جهانی که نگرانی های بسیاری از سوی مجامع بین المللی برانگیخته است، حرکت به سمت منابع انرژی جایگزین مانند انرژی های تتازهپذیر و حمل و نقل برقی را به ضرورتی انکارناپذیر مبدل ساخته است.

ارشادی خاطر نشان کرد: در این میان توسعه انرژی های تتازهپذیر و خودروی برقی از نظر عملیاتی و اقتصادی قویاً وابسته به ذخیره سازهای انرژی الکتریکی با ظرفیت ویژه بالا و قیمت ارزان مانند باتری های لیتیوم-یون است.

وی با تاکید بر اینکه در حال حاضر تحقیقات گسترده ای در زمینه توسعه مواد پیشرفته باتری های لیتیوم-یون می گردد، گفت: هر 5 سال تقریبا یک بار نسل مواد باتری های لیتیومی عوض می گردد، از این رو مواد جدی با کارایی بهتر و قیمت مناسب تر در الکترودها نقش عمده ای در توسعه باتری های با عملکرد بالا ایفا می نماید.

این محقق اظهار کرد: کوشش های انجام گرفته تا حد زیادی بر روی بهبود مواد الکترودی فعلی یا کاوش برای مواد الکترودی تازه است؛ اگرچه امروزه گرافیت بعنوان ماده آندی به صورت تجاری در باتری های لیتیوم-یون مورد استفاده قرار می گیرد ولیکن در باتری های نسل تازه گرافیت جای خود را به مواد دیگری از جمله نانوساختارهای کربنی، آندهای تبادلی و آلیاژهای سیلیکون که کارایی بهتری دارند می دهد.

وی تاکید نمود: بدین جهت به منظور فراوری باتری های لیتیوم-یون با قیمت پایین تر و نزدیک شدن به اهداف پیش بینی شده بین المللی، احتیاج به مواد آندی با عملکرد مناسب وجود دارد تا امکان فراوری انبوه مواد آندی مورد استفاده در باتری های لیتیوم-یون به منظور ذخیره سازی در مقیاس بالا فراهم آید.

ارشادی اضافه نمود: لذا توسعه روش های فراوری کارآمد، با تجهیزات ساده و ارزان، گامی مهم برای فراوری مواد آندی با عملکرد قابل قبول به طریقه ارزان است. با در نظر گرفتن این امر که امروزه در کشور احتیاج جدی به باتری های لیتیوم-یون است و مهمترین چالش در این زمینه دستیابی به دانش فنی فراوری مواد الکترودی است، از این رو این طرح می تواند در این راستا مورد توجه قرار گیرد.

دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر ادامه داد: در این طرح ترکیبات اولیه مواد آندی بر پایه ترکیبات گرافنی برای کاربرد در الکترود باتری های لیتیوم-یون در داخل سنتز و بومی سازی شده است.

وی ادامه داد: این پروژه می تواند آغاز کننده مباحث تحقیقاتی مناسبی در زمینه مواد آندی بر پایه گرافن در داخل کشور باشد.

وی با اشاره به معرفی ویژگی های طرح گفت: در این پروژه سعی شده است که از روش های آسان و کم هزینه برای ساخت این مواد استفاده گردد. بعلاوه ساخت نمونه های آزمایشگاهی با امکانات و تجهیزات در دسترس انجام پذیرفته است.

ارشادی با اشاره به مزیت های رقابتی طرح گفت: از نتایج بدست آمده از این طرح می توان در جهت ساخت و بومی سازی این نوع از مواد در داخل کشور استفاده کرد.

وی با اشاره به کاربردهای پروژه گفت: به علت قیمت ذاتی پایین Fe3O4، نانوکامپوزیت های مبتنی بر گرافن/ Fe3O4با ظرفیت و سیکل پذیری مناسب قابلیت به کارگیری در باتری های لیتیوم-یون قابل شارژ مورد استفاده در ذخیره سازی انرژی در مقیاس بالا مانند شبکه توزیع برق، ذخیره سازی انرژی های تتازهپذیر و خودروهای برقی را داراست. بعلاوه مواد ساخته شده در این پروژه می-تواند در ساخت الکترودهای بر پایه گرافن در کاربردهایی نظیر انواع باتری ها، ابرخازن ها، کاتالیست ها و غیره به کار برده شوند.

اساتید راهنمای پروژه دکتر مهران جوانبخت (دانشکده شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر)، دکتر سید احمد مظفری (سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران) و اساتید مشاور این پروژه دکتر بنیامین ظهیری (بریتیش کلمبیا-کانادا) و دنیل برندل (اوپسالا-سوئد) بوده اند. این رساله دکتری در دانشکده شیمی و مرکز تحقیقات انرژی های تتازه پذیر دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام پذیرفته و از سوی بنیاد ملی نخبگان و ستاد توسعه فناوری نانو حمایت اقتصادی شده است. از نتایج این رساله تا به امروز سه مقاله در مجلات بین المللی منتشر شده شده است.