افزایش چگالی انرژی باتری‌های لیتیمی با نانوذرات

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، محققان موسسه فناوری ایلینویز (IIT)، آزمایشگاه ملی آرگون و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو باتری لیتیوم حالت جامد در دمای اتاق ساخته‌اند که قابل شارژ است، ۱۰۰۰ چرخه شارژ/دشارژ را تحمل می کند و می‌تواند با نرخ بالایی فعالیت کند. این الکترولیت کامپوزیتی حالت جامد پلیمر و سرامیک، فرآیند ردوکس چهار الکترونی را در باتری لیتیوم-ایر امکان‌پذیر می‌کند. 
محمد اسدی، استادیار رشته مهندسی شیمی در انستیتوی فناوری ایلینویز و نویسنده ارشد مقاله می‌گوید: «طراحی این باتری، این ظرفیت را دارد که یک کیلووات ساعت یا بیشتر را در هر کیلوگرم ذخیره کند که این رقم چهار برابر بیشتر از فناوری باتری لیتیوم یون است که برای سامانه های حمل و نقل، به ویژه وسایل نقلیه سنگین مانند هواپیما، قطار‌ها و زیردریایی‌ها انقلابی است.»
یک باتری لیتیوم بر اساس تشکیل لیتیوم اکسید (Li ۲ O) از نظر تئوری می‌تواند چگالی انرژی را که قابل مقایسه با بنزین است، تحویل دهد. تشکیل اکسید لیتیوم شامل یک واکنش چهار الکترونی است که دستیابی به آن از فرآیند‌های واکنش یک و دو الکترونی دشوارتر است که به ترتیب منجر به سوپراکسید لیتیوم (LIO ۲) و لیتیوم پراکسید (Li ۲ O ۲) می‌شوند.

محمد اسدی می‌گوید: «با استفاده از یک الکترولیت کامپوزیت پلیمری بر اساس نانوذرات Li ۱۰ GEP ۲ S ۱۲ تعبیه شده در یک ماتریس پلیمری پلی اتیلن اکسید اصلاح شده، دریافتیم که Li ۲ O محصول اصلی در یک باتری لیتیوم-هوا با حالت جامد است.»
باتری‌های لیتیومی از نظر چگالی انرژی قابلیت رقابت با بنزین را دارند. با این حال، در بیشتر سامانه ها ، مسیر‌های واکنش یا انتقال یک یا دو الکترون را شامل می‌شوند، به ترتیب منجر به پراکسید لیتیوم (Li ۲ O ۲) یا لیتیوم سوپراکسید (LIO ۲) می‌شوند.
الکترولیت کامپوزیت تعبیه شده با نانوذرات Li ۱۰ GEP ۲ S ۱۲ هدایت یونی بالا و پایداری چرخه‌ای بالا را از طریق یک فرآیند انتقال چهار الکترون نشان می‌دهد.

نتایج این طرح در قالب مقاله‌ای در مجله Science منتشر شده است.