70٪ پیشرفت جدید را در چند دقیقه شارژ کنید

باتری‌های لیتیومی محصولات الکترونیکی آشنا هستند که اکنون در تلفن‌های همراه، رایانه‌های نوت‌بوک و خودروهای الکتریکی استفاده می‌شوند. اما باتری های لیتیومی نیز به دلیل عمر طولانی و عمر کوتاه خود شناخته می شوند. اخیراً تیمی از دانشگاه فنی نانیانگ سنگاپور (دانشگاه فناوری نانیانگ) نوع جدیدی از سریع را توسعه داده است. این باتری با 70 درصد توان در دو دقیقه به طور کامل شارژ می شود و 20 سال قابل استفاده است که 10 برابر بیشتر از باتری آن زمان است.

باتری‌های لیتیومی عمدتاً از اطلاعات الکترود مثبت (مانند اکسیژن لیتیوم کبالت)، الکترولیت و اطلاعات الکترود منفی (مانند گرافیت) تشکیل شده‌اند. در طول فرآیند شارژ، یون‌های لیتیوم از شبکه لیتیوم کبالت-اکسیژن آند رسوب می‌کنند و از طریق الکترولیت در گرافیت پولکی جاسازی می‌شوند. در طی فرآیند تخلیه، یون های لیتیوم از شبکه گرافیت پولکی خارج می شوند و از طریق الکترولیت به اکسیژن لیتیوم کبالت وارد می شوند. باتری های لیتیومی را باتری های صندلی گهواره ای نیز می نامند زیرا در هنگام شارژ و دشارژ بین الکترودهای مثبت و منفی به عقب و جلو منتقل می شوند. در سال‌های اخیر، دانشمندان انواع جدیدی از باتری‌های لیتیومی، به‌ویژه باتری‌های لیتیوم-گوگردی با ظرفیت بالا، باتری‌های لیتیوم-اکسیژن و باتری‌های نانوسیلیکونی را توسعه داده‌اند، اما به دلیل ترکیب آشفته، هزینه بالا و عمر کوتاه، اثرات زیادی دارند. ارتقاء پیدا نکرده اند.

باتری های لیتیومی سنتی را نمی توان به سرعت شارژ کرد، عمدتاً به دلیل ویژگی های ایمنی الکترودهای گرافیتی. هنگامی که باتری کار می کند، یک غشای الکترولیت جامد بر روی سطح الکترود تشکیل می شود که رد پای یون های لیتیوم را مسدود کرده و سرعت آنها را کاهش می دهد. ویژگی متمایز این نوع جدید باتری لیتیومی این است که از ژل نانولوله دی اکسید تیتانیوم بسیار بلند به عنوان کاتد به جای مواد گرافیتی سنتی استفاده می کند. این ماده جدید یک غشای الکترولیت تشکیل نمی دهد و یون های لیتیوم را می توان به سرعت وارد کرد و در نتیجه به شارژ سریع دست یافت. با توجه به ساختار ویژه نانوژل یک بعدی دی اکسید تیتانیوم، باتری جدید از نظر عمر مفید به پیشرفتی دست یافته است که می تواند ده ها هزار بار بازیافت شود. با هزینه یک روز، می توان بیش از 20 سال از آن استفاده کرد. علاوه بر این، دی اکسید تیتانیوم (که معمولاً به عنوان دی اکسید تیتانیوم شناخته می شود) مورد استفاده در این مطالعه دارای هزینه کم، پردازش آسان، تکرارپذیری خوب، قابلیت اطمینان بالا است و می تواند به طور یکپارچه با فناوری موجود مرتبط شود و چشم انداز کاربرد صنعتی آن بسیار گسترده است.

باتری های لیتیومی در دهه 1970 به بازار آمدند. در سال 1991، سونی اولین باتری های لیتیومی تجاری را معرفی کرد که انقلابی در لوازم الکترونیکی مصرفی ایجاد کرد. اگرچه باتری‌های لیتیومی به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند، عمر باتری و عمر مفید آن‌ها به موفقیت‌های موثری دست نیافته است، که همچنین توسعه سریع خودروهای الکتریکی و سایر صنایع را محدود می‌کند. این پیشرفت جدید ممکن است اثرات گسترده ای در بسیاری از زمینه ها داشته باشد. در دستگاه های تلفن همراه، باتری های جدید می توانند از محافظت اجباری برخی از دستگاه های الکترونیکی جلوگیری کنند. صنعت خودروهای الکتریکی نیز سود زیادی خواهد برد، نه تنها به این دلیل که زمان شارژ را می توان از چند ساعت به چند دقیقه کاهش داد، بلکه به این دلیل که کاربران مجبور نیستند باتری های گران قیمت (حدود 10,000 دلار) را برای ارتقای بیشتر مزایای آن تغییر دهند. وسایل نقلیه الکتریکی.

با این حال، در این زمان، توسعه باتری‌های لیتیومی با یک گلوگاه مواجه است: اگر می‌خواهید ظرفیت را افزایش دهید، باید سرعت شارژ و عمر چرخه را قربانی کنید، که حفظ ظرفیت بالا دشوار است. در آینده، برای جایگزینی باتری ها، از یک سو، پیشرفت تحقیقات در مورد ویژگی های ایمنی مانند الکترولیت های جامد و نیمه جامد، از سوی دیگر، تسریع در تحقیق و توسعه ظرفیت های بزرگ ضروری است. داده‌های کاتد برای دستیابی به موفقیت در چگالی انرژی باتری‌های لیتیومی. به طور خلاصه، الکترودهای مثبت و منفی و داده های الکترولیت باتری باید با هم کار کنند تا از نظر شکل و ظرفیت پیشرفت بیشتری داشته باشند.