هكذا سيتم تحسين بطاريات الهواتف
محاولة تطوير السعة التخزينية لبطاريات المحمول (Getty)
أحدثت بطاريات ليثيوم-أيون ثورة في عالم الأجهزة الإلكترونية المحمولة. ففي سنة 2012، تم إنتاج أكثر من 12 مليار وحدة في العالم. وأظهرت نتائج أبحاث جديدة إمكانية تحسين السعة التخزينية للبطارية من خلال استخدام مادة الغرافين.
وتعتبر الجزيئات النانو والغرافين من نجوم تكنولوجيا النانو. فقد بدأ استعمال الغرافين في بعض التطبيقات المهمة فيما يتعلق بمجال البطاريات، على الرغم من أن المشروع لم يصل إلى المرحلة الصناعية ولا يزال ينحصر في المختبر.
قام باحثون من كوريا الجنوبية بمضاعفة أداء البطارية باستخدام الأنودات السيليكون. وقد تم نشر نتائج أبحاثهم في مجلة Nature Communications. ويكمن مفتاح هذا النجاح في إنتاج الجسيمات النانوية من السيليكون مغلفة بالغرافين.
ومن أجل فهم ما يحصل، يجب العلم أنه عندما نبدأ بشحن بطارية ليثيوم-أيون، تغادر أيونات الليثيوم القطب السالب، لتهاجر نحو القطب الموجب، حيث يتم امتصاصها من قبله. وعندما تفرغ هذه البطاريات، يحدث العكس. وللأسف يرافق هذه الظواهر توسع وانكماش القطب الموجب. وعند تكرار العملية عدة مرات، فإنها تظهر ضغوطا ميكانيكية، تضر في نهاية المطاف بالأنود، مما يحد من عمر البطاريات.
يبدو في بداية الأمر، أن الأنود السيليكون هي الحل الواعد، لأنها يمكن أن تمتص أكثر من عشر مرات أيونات الليثيوم من قطب الغرافين. ومع ذلك تبقى مشكلة دورة التوسع/انكماش، حيث يلاحظ حجم السيليكون يتضاعف أربع مرات خلال الشحن. هذه المشكلة يمكن حلها جزئيا باستخدام تكنولوجيا النانو لتصنيع الأنود من السيليكون النانوي وقطرها 100 نانومتر. إلا أن السيليكون يعتبر من أشباه الموصلات، ويلزم تغطيته بمادة موصلة، وكذلك قادرة على تحمل الضغوط الميكانيكية.
اقرأ أيضاً: "سامسونغ" و"آبل" يستغنيان عن شريحة الهاتف SIM
وتعتبر الجزيئات النانو والغرافين من نجوم تكنولوجيا النانو. فقد بدأ استعمال الغرافين في بعض التطبيقات المهمة فيما يتعلق بمجال البطاريات، على الرغم من أن المشروع لم يصل إلى المرحلة الصناعية ولا يزال ينحصر في المختبر.
قام باحثون من كوريا الجنوبية بمضاعفة أداء البطارية باستخدام الأنودات السيليكون. وقد تم نشر نتائج أبحاثهم في مجلة Nature Communications. ويكمن مفتاح هذا النجاح في إنتاج الجسيمات النانوية من السيليكون مغلفة بالغرافين.
ومن أجل فهم ما يحصل، يجب العلم أنه عندما نبدأ بشحن بطارية ليثيوم-أيون، تغادر أيونات الليثيوم القطب السالب، لتهاجر نحو القطب الموجب، حيث يتم امتصاصها من قبله. وعندما تفرغ هذه البطاريات، يحدث العكس. وللأسف يرافق هذه الظواهر توسع وانكماش القطب الموجب. وعند تكرار العملية عدة مرات، فإنها تظهر ضغوطا ميكانيكية، تضر في نهاية المطاف بالأنود، مما يحد من عمر البطاريات.
يبدو في بداية الأمر، أن الأنود السيليكون هي الحل الواعد، لأنها يمكن أن تمتص أكثر من عشر مرات أيونات الليثيوم من قطب الغرافين. ومع ذلك تبقى مشكلة دورة التوسع/انكماش، حيث يلاحظ حجم السيليكون يتضاعف أربع مرات خلال الشحن. هذه المشكلة يمكن حلها جزئيا باستخدام تكنولوجيا النانو لتصنيع الأنود من السيليكون النانوي وقطرها 100 نانومتر. إلا أن السيليكون يعتبر من أشباه الموصلات، ويلزم تغطيته بمادة موصلة، وكذلك قادرة على تحمل الضغوط الميكانيكية.
اقرأ أيضاً: "سامسونغ" و"آبل" يستغنيان عن شريحة الهاتف SIM
المزيد في منوعات
