محققین فنلاندی، موفق به تولید نانو مواد جدید شده‌اند که عملکرد سیلیکون در باتری‌های لیتیوم یونی را بهبود داده و شرکت‌های تولیدکننده این باتری‌ها را چند گام به جایگزینی کربن آندی توسط سیلیکون نزدیک می‌سازد.

محققین دانشگاه فنلاند شرقی (University of Eastern Finland)، یک ماده ترکیبی از میکرو ذرات سیلیکون مزوپور (PSi) و نانولوله‌های کربنی (CNTs) تولید نموده‌اند که به حداقل رساندن تأثیر نرخ شارژ بر ظرفیت آندهای سیلیکونی را هدف قرار می‌دهد. این ماده ترکیبی، هدایت الکتریکی و دوام مکانیکی باتری را افزایش داده و از آن مهم‌تر، چالش‌های مرتبط با ایمنی باتری‌های لیتیوم یونی را تا حدی رفع می‌کند.

در آینده نه چندان دور، آندهای کربنی در باتری‌های لیتیوم یونی (LIB)، با سیلیکون جایگزین می‌گردند. این روند، از آنجا ناشی شده که ظرفیت سیلیکون، تقریباً ده برابر ظرفیت گرافیت به عنوان ماده آندی در باتری‌های فعلی بوده و استفاده از سیلیکون، می‌تواند ظرفیت کل باتری را حداقل دو برابر نماید. با این وجود استفاده از سیلیکون در باتری‌های لیتیوم یونی با چالش‌هایی نیز همراه می‌باشد که مهم‌ترین آن‌ها، خواص ناپایدار آن است. به همین دلیل، تاکنون هیچ فناوری عملی و مقرون‌به‌صرفه‌ای برای تولید آندهایی که صرفاً از سیلیکون تشکیل شده باشند، توسعه نیافته و تلاش‌ها در این حوزه هنوز هم ادامه دارد. همین عدم موفقیت‌ها است که فناوری ارائه شده توسط تیم فنلاندی را با ارزش بیشتری روبرو نموده و یک گام عملی مهم را در راستای این جایگزینی به نمایش می‌گذارد.

محققین فنلاندی، با استفاده از ترکیبی از سیلیکون و نانوتیوب‌های کربنی، موفق به حل بخشی از معظلات استفاده از آندهای سیلیکونی شده‌اند. به گفته محققان، این ماده ترکیبی باید از طریق اتصال شیمیایی «Psi» و «CNT» و با قطبیت صحیح تحقق یافته تا مانع از نفوذ یون‌های لیتیوم به سیلیکون نشود. با یک اتصال مناسب، هدایت الکتریکی و دوام مکانیکی نیز، با بهبود قابل توجهی همراه خواهد بود. پروفسور وسا-پکا لهتو (Vesa-Pekka Lehto)، از اعضای فعال در این تحقیقات، در خصوص تلاش‌های صورت گرفته در خصوص بهبود باتری‌های لیتیوم یونی اظهار داشته: «پیشرفت تحقیقات در حوزه باتری‌های لیتیوم یونی شگفت‌انگیز است. ما می‌خواهیم با دانش خود، به توسعه ساختارهای سیلیکونی کمک کنیم و امیدواریم که اتحادیه اروپا، سرمایه‌گذاری بیشتری در زمینه باتری‌ها داشته و از افزایش رقابت‌ها در اروپا، حمایت نماید».

لازم به ذکر است که شرکت‌های مختلف در سرتاسر جهان، مشتاقانه در جستجوی فناوری‌های جدید و پایدار برای جلوگیری از تغییرات آب و هوایی و متوقف‌سازی وضعیت نگران‌کننده فعلی هستند. این فناوری‌ها، طیف گسترده‌ای از کاربردهای مختلف را در بر می‌گیرد که از آن جمله، می‌توان به صنعت حمل‌ونقل، تولید مواد مصرفی و تأمین انرژی اشاره نمود. با این وجود، فرض کنید که انرژی سبز، مقرون‌به‌صرفه و پایدار، در دسترس انسان قرار داشته باشد. در این حالت، می‌بایست انرژی را به صورت کارآمد ذخیره نمود که در این خصوص هم، فناوری باتری‌ها یکی از فاکتورهای بسیار کلیدی قلمداد می‌شود. در همین راستا، محققین و شرکت‌های فناوری بسیاری در سراسر جهان، بر روی باتری‌ها و بهبود ظرفیت و پایداری آن‌ها فعالیت می‌نمایند. فعالیت‌هایی که به شکل جدی می‌تواند در افزایش سرعت پیشرفت‌های آتی بشر مؤثر بوده و زندگی در پرتو فناوری را تحت تأثیر قرار دهد.

مرجع: «Nanowerk»