کلید افزایش ۱۹ برابری دوام باتری کشف شد

تیمی از پژوهشگران دانشگاه POSTECH کره جنوبی به رهبری پروفسور «جی‌هیون هونگ» و با همکاری دانشگاه Sungkyunkwan، موفق به کشف یک سازوکار ناشناخته در کاهش عمر باتری‌های لیتیوم یونی شدند.

به گزارش سیلاد و به نقل از سایتک‌دیلی، این یافته مهم که در مجله Advanced Energy Materials به‌عنوان مقاله‌ی اصلی منتشر شده، می‌تواند صنعت باتری‌سازی را متحول کند.

باتری‌های لیتیوم یونی، به‌ویژه در خودروهای برقی، معمولاً از کاتدهای نیکل-منگنز-کبالت (NMC) استفاده می‌کنند. اخیراً به‌منظور کاهش هزینه‌ها، میزان نیکل در این باتری‌ها افزایش یافته و مقدار کبالت کاهش یافته است. هرچند این راهکار به کاهش قیمت منجر شده، اما تأثیر منفی زیادی بر طول عمر باتری‌ها داشته است.

 

تا پیش از این، تخریب باتری‌ها عمدتاً به شارژ بیش از حد نسبت داده می‌شد، اما پژوهشگران POSTECH با تمرکز بر فرآیند تخلیه (Discharge)، سازوکاری به نام واکنش شبه‌تبدیلی (quasi-conversion reaction) را کشف کردند که در ولتاژ ۳ ولت رخ می‌دهد. در این واکنش، اکسیژن از سطح کاتد آزاد شده و با لیتیوم ترکیب می‌شود تا Li₂O بسازد؛ ماده‌ای که سپس با الکترولیت واکنش داده، گاز تولید کرده و منجر به تورم و تخریب باتری می‌شود.

نکته مهم اینجاست که این واکنش در باتری‌های با درصد نیکل بالا بسیار شدیدتر است و اگر باتری تا حد زیادی تخلیه شود، تنها پس از ۲۵۰ چرخه، تنها ۳/۸٪ از ظرفیت خود را حفظ می‌کند. در مقابل، باتری‌هایی که از تخلیه کامل دوری کرده‌اند، حتی پس از ۳۰۰ چرخه، بیش از ۷۳٪ ظرفیت اولیه خود را حفظ کرده‌اند.

پروفسور هونگ تأکید کرد: «تأثیر تخلیه، یعنی خود فرآیند استفاده از باتری، تا کنون نادیده گرفته شده بود.» یافته‌های این تحقیق می‌تواند به طراحی باتری‌هایی با عمر طولانی‌تر و عملکرد بهینه‌تر در کاربردهای گسترده منجر شود.