جذب جهانی وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) برای کربن زدایی بخش حمل و نقل و دستیابی به اهداف خالص صفر ضروری است. با این حال، محدودیت فعلی این فناوری، محدوده رانندگی ناکافی آنها و طول عمر کوتاه باتری های آنها است. دانشمندان به طور بالقوه راه حلی انقلابی برای این مسائل ایجاد کرده اند، و یک پوشش پلیمری به نام HOS-PFM طراحی کرده اند که قدرت و طول عمر باتری خودروهای الکتریکی را افزایش می دهد. در ادامه به بررسی خبر افزایش عمر باتری برقی با پوشش پلیمری می پردازیم.
جزئیات افزایش عمر باتری برقی با پوشش پلیمری
گائو لیو، دانشمند ارشد در منطقه فناوری انرژی آزمایشگاه برکلی، توضیح داد: «این پیشرفت رویکرد جدیدی را برای توسعه باتری‌های EV که مقرون به صرفه‌تر و تولید آسان‌تر هستند، باز می‌کند.»
این تحقیق، «تشکیل ساختارهای مرتب شده به صورت سلسله مراتبی در پلیمرهای رسانا برای افزایش عملکرد باتری‌های لیتیوم یونی»، ممکن است نقطه عطف مهمی در تحرک الکترونیکی باشد.
جزئیات افزایش عمر باتری با پوشش پلیمری
طراحی باتری برقی با پوشش پلیمری چگونه است؟
تقاضا برای خودروهای الکتریکی هر سال به طور قابل توجهی در حال افزایش است، زیرا کشورهای بزرگ در حوزه خودرو، مانند بریتانیا و ایالات متحده، فروش خودروهای جدید بنزینی و دیزلی را از سال ۲۰۳۵ غیرقانونی اعلام کرده اند.
با این حال، برای اینکه خودروهای برقی به طور کامل مورد استقبال رانندگان در سراسر جهان قرار گیرند، جنبه‌های مختلف فناوری از جمله زیرساخت شارژ، قابلیت‌های برد و عمر باتری خودروهای الکتریکی باید بهبود یابد.
در حال حاضر، میانگین برد رانندگی یک خودروی الکتریکی بین ۱۵۰ تا ۳۰۰ مایل با یک بار شارژ کامل است و میانگین طول عمر آن حدود ۱۵ تا ۲۰ سال است. این قابلیت ها نسبت به خودروهای معمولی کمتر است و برای انتقال به حمل و نقل الکتریکی در سال های آینده باید بهبود یابد.
پوشش پلیمری جدید چگونه کار می کند؟
پوشش پلیمری HOS-PFM با هدایت الکترون ها و یون ها به طور همزمان عمل می کند، که پایداری باتری ماشین الکتریکی و نرخ شارژ/دشارژ بالا را تضمین می کند و در عین حال عمر باتری را افزایش می دهد.
HOS-PFM همچنین پتانسیل را به عنوان یک چسب باتری نشان داده است که به طور بالقوه می تواند طول عمر باتری لیتیوم یونی را بین ده تا ۱۵ سال افزایش دهد.
این تیم خواص رسانایی و چسبندگی فوق‌العاده HOS-PFM را با پوشش دادن الکترودهای آلومینیوم و سیلیکون با پوشش پلیمری نشان دادند – عملکرد آنها را روی یک باتری لیتیوم یون آزمایش کردند.
آلومینیوم و سیلیکون به دلیل ظرفیت ذخیره سازی انرژی بالا، فراوانی، سبک وزن و هزینه کم، مواد الکترود باتری لیتیوم یون امیدوار کننده ای هستند. با این حال، این مواد پس از چندین چرخه شارژ/دشارژ تجزیه می شوند.
نحوه کار پوشش پلیمری جدید
نتایج آزمایش استفاده از پوشش پلیمری در باتری خودرو برقی
آزمایش این تیم درباره افزایش عمر باتری برقی با پوشش پلیمری نشان داد که HOS-PFM از تخریب الکترودهای مبتنی بر سیلیکون و آلومینیوم در طول چرخه باتری جلوگیری می کند. به طور همزمان، این پوشش ظرفیت باتری بالایی با بیش از ۳۰۰ سیکل تولید کرد – که قابل مقایسه با عملکرد الکترودهای پیشرفته فعلی است.
لیو نتیجه گرفت: «نتایج چشمگیر هستند زیرا سلول‌های لیتیوم یونی مبتنی بر سیلیکون معمولاً برای تعداد محدودی از چرخه‌های شارژ/دشارژ و عمر تقویمی دوام می‌آورند.
پوشش HOS-PFM می تواند امکان استفاده از الکترودهای حاوی ۸۰ درصد سیلیکون را فراهم کند. چنین محتوای سیلیکونی بالا می تواند چگالی انرژی باتری های لیتیوم یونی را حداقل تا ۳۰ درصد افزایش دهد.
از آنجایی که سیلیکون ارزان‌تر از گرافیت، ماده استاندارد برای الکترودهای امروزی است، باتری‌های ارزان‌تر می‌توانند به طور قابل توجهی در دسترس بودن وسایل نقلیه الکتریکی سطح پایه را افزایش دهند.
