مواد پلیمری جدید ممکنست به باتری ها قابلیت خودترمیمی بدهند

عاشق وب: پژوهشگران ˮدانشگاه ایلینوی در اِربانا—شَمپِینˮ(University of Illinois at Urbana—Champaigne) آمریکا در مطالعه اخیرشان موفق به توسعه مواد پلیمری جدیدی شده اند که استفاده از آنها در باتری می تواند کمک نماید تا باتری ها قابلیت خود ترمیمی و قابل بازیافت بودن، پیدا کنند.
به گزارش عاشق وب به نقل از ایسنا و به نقل از ساینس دیلی، باتری های لیتیوم یونی به سبب ایجاد اتصال های کوتاه داخلی که می توانند الکترولیت های مایع باتری را مشتعل کنند، منجر به انفجار و آتش سوزی می شوند.
حالا مهندسان دانشگاه ایلینوی یک الکترولیت مبتنی بر پلیمر جامد به وجود آورده اند که می تواند بعد از آسیب، خودرا ترمیم کند و همین طور این ماده بدون استفاده از مواد شیمیایی خشن یا درجه حرارت بالا قابل بازیافت است. پژوهشگران گفتند باتری های لیتیوم یونی چرخه های مختلفی از بار و تخلیه را طی می کنند و سپس ساختارهای کوچک و شاخه ای از لیتیوم جامد به نام “دندریت” ایجاد می کنند. این سازه ها موجب کاهش عمر باتری، ایجاد نقاط داغ و اتصال های کوتاه می شوند و گاهی به اندازه کافی بزرگ می شوند تا قطعات داخلی باتری را سوراخ کنند و موجب واکنش های مواد منفجره شیمیایی بین الکترودها و مایعات الکترولیت شوند. اتصال کوتاه(Short Circuit) مداری است که اجازه می دهد جریان از یک مسیر ناخواسته گذر کند.
“برایان جینگ”(Brian Jing) پژوهشگر این مطالعه اظهار داشت: پلیمرهای جامد حاوی یون یک گزینه مناسب برای تولید الکترولیت های غیر مایع هستند. اما شرایط دمای بالا در داخل باتری می تواند بیشتر پلیمرها را ذوب کند و منجر به خرابی شود.
پژوهشگران در گذشته با استفاده از شبکه ای از رشته های پلیمری که به شکل متصل به هم متصل شده اند، الکترولیت های جامد تولید کرده اند تا یک هادی لیتیوم لاستیکی را ایجاد کنند. این روش رشد دندریت ها را به تأخیر می اندازد.
جینگ در ادامه اضافه کرد: با این وجود این مواد پیچیده هستند و بعد از لطمه نمی توان آنها را ترمیم کرد.
پژوهشگران برای پرداختن به این مسئله، یک الکترولیت پلیمری شبکه ایجاد کردند که در آن نقطه اتصال متقابل می تواند واکنش های مبادله ای داشته باشد و رشته های پلیمری را تعویض کند.
پژوهشگران گفتند: برخلاف پلیمرهای خطی، این شبکه ها در اثر گرم شدن سخت تر می شوند و این می تواند مشکل دندریت را به حداقل برساند. علاوه بر این، آنها می توانند به راحتی بعد از لطمه در یک ساختار شبکه ای تجزیه و اصلاح شوند که این مساله موجب می شود آنها قابل بازیافت نیز باشند. علاوه بر این، آنها بعد از لطمه دیدگی باردیگر قابلیت رسانایی خودرا به دست می آورند.
یافته های این مطالعه در مجله “Journal of the American Chemical Society” منتشر گردید.

منبع: عاشق وب