مواد و ساخت پیشرفته

براساس مطالعه‌ای که در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور هو لینهوا از مؤسسه علوم فیزیکی هیفای آکادمی علوم چین کشف کرده‌اند که افزودن دی‌سدیم‌مالئات به الکترولیت باتری‌های یون آبدار روی می‌تواند منجر به رشد ترجیحی بافت روی شود که سبب می‌گردد به طور موثری از رشد دندریت روی جلوگیری کند و برگشت‌پذیری و چرخه‌پذیری باتری‌ها را بهبود بخشد.

دکتر لی‌ ژائوکیان یکی از اعضای تیم گفت: "این بدان معناست که دی‌سدیم‌مالئات می‌تواند رشد دندریت‌های مضر روی را متوقف کند و توانایی باتری‌ها را برای شارژ شدن و استفاده چندباره افزایش دهد."

امروزه باتری‌های یون آبی روی (Aqueous zinc-ion batteries (AZIBs)) به دلیل ایمنی، قابلیت اطمینان و مقرون به صرفه بودن توجه گسترده‌ای را به خود جلب کرده‌اند. رشد قوی دندریت روی و واکنش‌های جانبی شدید به موانع اصلی تجاری سازی و تولید انبوه باتری‌های یون آبی روی تبدیل شده است.

صفحه کریستالی روی دارای آرایش اتمی سطح صاف، چگالی بار سطحی یکنواخت و انرژی سطحی کم است که به نفع رسوب یکنواخت روی دوظرفیتی و عملکرد ضدخوردگی بهتر است. بنابراین، تنظیم حالات کریستال روی اندود شده، نوید زیادی برای دستیابی به آندهای فلزی بسیار پایدار و برگشت‌پذیر دارد.

در این مطالعه محققان یک راهبرد الکتروکریستالیزاسیون برای القای رشد بافت روی را ایجاد کرده‌اند. جذب دی‌سدیم‌مالئات باعث رشد بافت روی می‌گردد و واکنش‌های جانبی مضر را مهار می‌نماید.

دکتر لی ژائوکیان در این رابطه گفت: "زمانیکه باتری را آزمایش کردیم، می‌توانست بیش از 3200 ساعت کار کند، حتی زمانیکه در سطوح توان بالا استفاده شود."

این محققان، آن را در شرایط سخت 30 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع و 30 میلی‌آمپر ساعت بر سانتی‌متر مربع آزمایش کردند و آند روی دارای چرخه بسیار طولانی صد و بیست ساعته بود.

آنها همچنین باتری را با مواد مختلف آزمایش کردند و دریافتند که حتی پس از چرخه‌های زیاد، با آنها به خوبی کار می‌کند. سپس باتری‌های روی/مس را مونتاژ نمودند که پس از سه هزار چرخه دارای کارایی کولمب (فارادی) متوسط 99.81 درصد بودند. در همین حال، باتری کامل Zn//NH₄V₄O₁₀ با حفظ ظرفیت 92.3 درصد پس از ده هزار چرخه، پایداری طولانی‌مدت ارائه می‌دهد.

این مطالعه رفتار مهاجرت روی دوظرفیتی را در صفحات کریستالی مختلف توسط لایه مولکولی دی‌سدیم‌مالئات جذب شده برای القای رشد کریستال روی هدایت می‌کند، که یک راهبرد امیدوارکننده برای دستیابی به بافت غالب آند روی در سطح مولکولی ارائه می‌دهد و باید انتظار داشت که برای سایر آندهای فلزی اعمال گردد.

 منبع خبر