ماده‌ای که شارژ باتری را تسریع می‌کند

ماده مذکور در واقع به وسیله فرایند شارژ کردن خود، تنظیمات بهینه اتم‌ها را به کار می‌گیرد و به این ترتیب شکل ماده جدیدی را به خود می‌گیرد که امکان انتقال یون‌های لیتیوم تسهیل می‌شود.

تحقیق در این باره توسط محققان دانشگاه ایالتی بویز و دانشگاه ایالت کالیفرنیا سن دیگو انجام شده تا مشکلی در طراحی باتری‌های لیتیومی فعلی را برطرف کند. از آنجا که باتری‌ها چرخه وار عمل می‌کنند، یون‌های لیتیوم از کاتد (الکترود مثبت) به آند (الکترود منفی) حرکت می‌کنند. اما این فرایند فقط با سرعت خاصی انجام می‌شود.

همزمان با تسریع شارژ، فلز لیتیوم روی سطح آند از جنس گرافیت تجمیع می‌شود و همین روند عملکرد باتری را به خطر می‌اندازد و ممکن است است به اتصالی مدار، داغ شدن یا آتش سوزی منجر شود. در همین راستا محققان سعی کردند با استفاده از ترکیبی به نام پنتاکسید نیوبیم چرخه شارژ را تسریع و این مانع را برطرف کنند.

اتم‌های موجود در پنتاکسید نیوبیم را می‌توان به راحتی به شکل تنظیمات تثبیت شده پایدار تنظیم کرد و محققان روشی نوین برای انجام این کار یافته اند. هنگامیکه این ماده به عنوان آند در یک سلول سکه‌ای به کار گرفته شد، آرایش اتم‌های آن به هم ریخته بود. اما محققان متوجه شدند هنگامیکه بار الکتریکی سلول چندبار پر و خالی می‌شود، اتم‌ها خود را به شکل ساختاری کریستالی تنظیم می‌کنند.

محققان پیش از این با چنین نانوساختاری روبرو نشده بودند. آن‌ها ساختار مذکور را شبیه یک مکعب سنگ نمک توصیف کردند که پس از شارژ باتری، یون‌های لیتیوم را سریع‌تر به آند منتقل می‌کند. این روند به ایجاد یک چرخه ایده آل با سرعت شارژ بالا منجر شد.

محققان امیدوارند از این روش برای توسعه مواد جدید باتری و حتی در حوزه‌های جداگانه دیگر مانند نیمه رسانا‌ها استفاده کنند.