بهبود باتری‌های روی-یون با فناوری نانو

به گزارش خبرگزاری صداوسیما، مرکزاصفهان؛بنابراعلام پایگاه خبری فناوری نانو ایران، در این پژوهش که بر پایه مهندسی فاصله میان لایه‌های یک نانوماده دوبعدی است، این دستاورد می‌تواند مسیر توسعه باتری‌های ایمن، کم‌هزینه و سازگار با محیط زیست را برای کاربرد‌هایی مانند ذخیره‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر و سامانه‌های برق‌رسانی آینده هموار کند.

بخش نانویی این پژوهش به استفاده از نانوماده دوبعدی سولفید قلع مربوط می‌شود؛ ماده‌ای با ساختار لایه‌ای در مقیاس نانو که فاصله میان صفحات آن با مهندسی یون‌های سدیم افزایش یافته است. این مهندسی در ابعاد نانومتری، مسیر حرکت یون‌های روی را هموارتر کرده و عملکرد الکتروشیمیایی باتری را به طور چشمگیری ارتقا داده است.

یکی از مزیت‌های اصلی مواد دوبعدی، وجود کانال‌های لایه‌ای برای عبور یون‌ها است. با این حال، در بسیاری از این مواد فاصله میان لایه‌ها برای حرکت سریع یون‌های روی کافی نیست و همین موضوع ظرفیت ذخیره‌سازی و طول عمر باتری را محدود می‌کند. پژوهشگران در این مطالعه تلاش کردند این محدودیت را با افزایش کنترل‌شده فاصله میان لایه‌های سولفید قلع برطرف کنند.

به گفته پژوهشگران، استفاده از یون‌های سدیم برای مهندسی فاصله میان لایه‌ها، روشی ساده و مؤثر برای بهبود عملکرد مواد دوبعدی است و می‌تواند برای سایر ترکیبات لایه‌ای نیز به کار گرفته شود. این راهبرد امکان طراحی نسل جدیدی از کاتد‌ها را فراهم می‌کند که هم ظرفیت بالاتری دارند و هم در نرخ‌های شارژ و تخلیه زیاد عملکرد خود را حفظ می‌کنند.

پژوهشگران همچنین تأکید می‌کنند که این دستاورد افق تازه‌ای برای توسعه کاتد‌های پیشرفته در باتری‌های آبی روی-یون گشوده است. مهندسی ساختار مواد در مقیاس نانو و کنترل دقیق فاصله میان لایه‌ها می‌تواند یکی از مؤثرترین راهکار‌ها برای افزایش کارایی سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی باشد. این فناوری، علاوه بر کمک به توسعه باتری‌های ایمن‌تر و ارزان‌تر، می‌تواند نقش مهمی در گسترش استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، ذخیره برق شبکه و کاهش وابستگی به باتری‌های مبتنی بر لیتیوم ایفا کند.

نتایج این طرح در مقاله Improving the performance of a SnS ۲ cathode with interspace layer engineering using a Na+ insertion/extraction method for aqueous zinc ion batteries منتشر شده است