به گزارش روز سه شنبه گروه علمي ايرنا از ستاد ويژه توسعه فناوري نانو رياست جمهوري،در سال‌هاي اخير تجهيزات الكترونيكي سبك، قابل‌حمل و انعطاف‌پذير طرفداران بسياري بين كاربران اين تجهيزات پيدا كرده است. يكي از اجزاي جدايي‌ناپذير اين تجهيزات، باتري‌ها هستند كه به‌عنوان عامل اصلي افزايش وزن ادوات الكترونيكي محسوب مي‌شوند. بنابراين كاهش وزن باتري‌ها مي‌تواند موجب كارايي بالاتر وسايل الكترونيكي قابل‌حمل شود.
مهندس امين ابنوي محقق دانشگاه تهران با تشريح ضرورت انجام اين طرح، اهداف دنبال شده در اين طرح را اينگونه توضيح داد: الكترود باتري‌هاي تجاري معمولاً از تركيب مواد فعال و غيرفعالي تشكيل شده‌اند كه روي بسترهاي فلزي پوشيده مي‌شوند. سطح اتصال كم و چسبندگي ضعيف بين مواد فعال و بستر فلزي، استفاده از اين الكترودها را در باتري‌هاي انعطاف‌پذير محدود مي‌كند. هدف از انجام اين طرح را سنتز يك صفحه آندي نانوكامپوزيتي نازك و انعطاف‌پذير براي توليد باتري‌هايي با ظرفيت ذخيره انرژي بالا است به‌نحوي‌كه بتوان عيوب مذكور را برطرفكرد.
به گفته اين محقق در مقايسه با همه آندهاي گزارش شده با ساختار مشابه، اين الكترود بسيار نازك‌تر و سبك‌تر است. به‌علاوه، اين الكترود بيشترين ظرفيت بر واحد سطح حجم را بين ساختارها ارائه مي‌دهد. همچنين آند ساخته شده ظرفيت ويژه بيش از سه برابر ظرفيت تئوري آندهاي گرافيتي معمول در باتري‌هاي صنعتي را داراست.
در تحقيق حاضر ساختار هسته پوسته نانوسيم‌هاي اكسيد قلع و سيليكون آمورف روي ورقه‌اي از جنس نانولوله‌هاي كربني سنتز شدند و به‌عنوان آند باتري ليتيوم يون انعطاف‌پذير مورد استفاده قرار گرفته‌اند.استفاده از ساختارهاي توده‌اي اكسيد قلع و يا سيليكون آمورف به دليل عدم تحمل تغيير حجم ناشي از دوره‌هاي شارژ/تخليه باتري و در نتيجه ترك خوردن آن، در باتري‌هاي صنعتي به كارنمي‌روند.تحقيقات نشان داده‌اند كه استفاده از ابعاد نانومتري اين ساختار مي‌تواند به حل اين مشكل كمك كند.
ابنوي افزود: در اين پژوهش ابتدا به‌وسيله سيستم فيلتراسيون خلأ، ورقه‌اي نازك از جنس نانولوله‌هاي كربني ساخته شد. سپس نانوسيم‌هايي از جنس اكسيد قلع با قطر تقريبي 40 تا 120 نانومتر به روش بخار-مايع جامد و با كمك كاتاليست طلا روي اين ورقه‌ها سنتز شدند. به‌منظور بهبود پايداري اين الكترود در چرخه‌هاي متوالي شارژ/تخليه، لايه‌اي نازك با ضخامت 10 تا 50 نانومتر از جنس سيليكون آمورف به‌وسيله‌ي روش RF-PECVD اطراف نانوسيم‌هاي قلع لايه نشاني شد.
ضخامت صفحات آندي سنتز شده تنها 30 ميكرون است؛ اين آندها از ظرفيت اوليه شارژ/ تخليه‌اي بالغ بر 2460/1018 ميلي‌آمپر ساعت بر گرم برخوردارند.
اين تحقيقات حاصل تلاش‌هاي امين ابنوي و مجتبي ساداتي- دانشجويان مقطع كارشناسي ارشد مهندسي برق دانشگاه تهران، دكتر زينب سنايي- عضو هيأت علمي دانشگاه تهران، دكتر شهناز قاسمي- محقق پسا دكتري انستيتو آب و انرژي دانشگاه صنعتي شريف و همكارانشان است. نتايج اين كار در مجله Nanotechnology با ضريب تأثير 3/573 (جلد 28، شماره 25، سال 2017، صفحات 1-255404 تا 9-255404) منتشر شده است.
علمي**1023**1440
تنظيم:ابوالقاسم تيموري** انتشار: گلشن
براي اطلاع از اخبار متنوع علمي و فناوري، با كانال علمي ايرنا در تلگرام همراه شويد:
irnaelm@
https://telegram.me
تاریخ انتشار: ۱۳ تیر ۱۳۹۶ - ۰۹:۰۴
تهران- ايرنا-محققان دانشگاه تهران موفق به ساخت صفحات آندي انعطاف‌پذير نانوساختاري شده اند كه مي‌توان از آن‌ها در توليد باتري‌هاي انعطاف‌پذير استفاده كرد.اين باتري‌ها در تجهيزات الكترونيكي انعطاف‌پذير از قبيل صفحات نمايش، پوشيدني‌هاي الكترونيكي و تلفن‌هاي همراه كاربرد دارند.