پخش زنده
امروز: -
باتری گرافن، تحولی در بخش حمل و نقل
جهان به دنبال انتقال به آینده‌ای پاک‌تر و پایدارتر است و استفاده دانشمندان از باتری‌های گرافنی در وسایل نقلیه الکتریکی ، نشان‌دهنده گام مهمی در تحول در بخش حمل و نقل است.
به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از «پایگاه خبری فناوری نانو» ،وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) به عنوان جایگزینی امیدوارکننده برای خودرو‌های بنزینی است. با این حال، یک چالش کلیدی در پذیرش گسترده خودرو‌های الکتریکی، برد محدود و زمان شارژ طولانی باتری‌های آن‌ها است.
دانشمندان و مهندسان برای غلبه بر این محدودیت ، به گرافن، ماده‌ای با خواص خارق‌العاده روی آورده‌اند. مساحت سطحی بزرگ گرافن امکان تعداد مکان‌های فعال بیشتری را فراهم و واکنش‌های الکتروشیمیایی بیشتری را تسهیل می‌کند و ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی در باتری‌های گرافنی وسایل نقلیه الکتریکی را افزایش می‌دهد.
ساختار‌های گرافن سه‌بعدی، مانند هیدروژل و آئروژل، سطح وسیع و تخلخل بالایی را ارائه و بارگذاری مواد فعال و دسترسی الکترولیت‌ها را افزایش می‌دهند. الکترود‌های مبتنی بر گرافن برای استفاده در باتری‌های لیتیوم یون (LIBs)، باتری‌های یون سدیم (SIB)، باتری‌های یون فلزی چند ظرفیتی (ZIBs، AIBs) و باتری‌های لیتیوم-گوگرد (باتری‌های Li-S) امیدوارکننده هستند.
الکترود‌های گرافن منعطف پایداری مکانیکی عالی، ظرفیت بالا، شارژ سریع و چرخه شارژ/ دشارژ بالا را نشان می‌دهند که آن‌ها را برای کاربرد‌های مختلف در سامانه های (سیستم‌های) ذخیره انرژی انعطاف‌پذیر مناسب می کند .
محققان در یک مطالعه در سال ۲۰۱۹ یک معماری مبتنی بر گرافن با نانوالیاف کربنی با نفوذ عمودی (CNFs) و نانوذره‌های دی سولفید مولیبدن (MoS ۲) را توسعه دادند. این ساختار گرافن باعث افزایش یکپارچگی مکانیکی و هدایت الکتریکی می‌شود.
هدایت حرارتی بهبود یافته باتری‌های گرافنی کمک می‌کند تا گرما را به طور مؤثرتری در طول چرخه‌های شارژ و دشارژ دفع کنیم و خطر گرم شدن بیش از حد را کاهش و با این کار ایمنی باتری‌های گرافن EV را افزایش دهیم، نگرانی‌های مربوط به آتش‌سوزی باتری‌ها را برطرف و سامانه (سیستم) ذخیره‌سازی انرژی قابل اعتماد و مطمئنی را تضمین کنیم.
در حالی که گرافن ظرفیت بسیار زیادی برای متحول کردن باتری‌های وسایل نقلیه الکتریکی دارد، چندین چالش باید قبل از پذیرش گسترده باتری‌های گرافنی مورد توجه قرار گیرد.
مقیاس‌پذیری تولید گرافن، مقرون به صرفه بودن، و ادغام در فرآیند‌های تولید باتری موجود، از جمله حوزه‌های کلیدی مورد توجه محققان و کارشناسان صنعت است. با وجود این چالش‌ها، پیشرفت در باتری‌های گرافنی EV برای ذخیره‌سازی انرژی امیدوارکننده است. با تحقیق و توسعه مداوم، انتظار می‌رود که ادغام باتری‌های گرافن EV در سال‌های آینده کاربردی‌تر و از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه‌تر شود.
ساختار‌های گرافن سه‌بعدی، مانند هیدروژل و آئروژل، سطح وسیع و تخلخل بالایی را ارائه و بارگذاری مواد فعال و دسترسی الکترولیت‌ها را افزایش می‌دهند. الکترود‌های مبتنی بر گرافن برای استفاده در باتری‌های لیتیوم یون (LIBs)، باتری‌های یون سدیم (SIB)، باتری‌های یون فلزی چند ظرفیتی (ZIBs، AIBs) و باتری‌های لیتیوم-گوگرد (باتری‌های Li-S) امیدوارکننده هستند.
الکترود‌های گرافن منعطف پایداری مکانیکی عالی، ظرفیت بالا، شارژ سریع و چرخه شارژ/ دشارژ بالا را نشان می‌دهند که آن‌ها را برای کاربرد‌های مختلف در سامانه های (سیستم‌های) ذخیره انرژی انعطاف‌پذیر مناسب می کند .
محققان در یک مطالعه در سال ۲۰۱۹ یک معماری مبتنی بر گرافن با نانوالیاف کربنی با نفوذ عمودی (CNFs) و نانوذره‌های دی سولفید مولیبدن (MoS ۲) را توسعه دادند. این ساختار گرافن باعث افزایش یکپارچگی مکانیکی و هدایت الکتریکی می‌شود.
هدایت حرارتی بهبود یافته باتری‌های گرافنی کمک می‌کند تا گرما را به طور مؤثرتری در طول چرخه‌های شارژ و دشارژ دفع کنیم و خطر گرم شدن بیش از حد را کاهش و با این کار ایمنی باتری‌های گرافن EV را افزایش دهیم، نگرانی‌های مربوط به آتش‌سوزی باتری‌ها را برطرف و سامانه (سیستم) ذخیره‌سازی انرژی قابل اعتماد و مطمئنی را تضمین کنیم.
در حالی که گرافن ظرفیت بسیار زیادی برای متحول کردن باتری‌های وسایل نقلیه الکتریکی دارد، چندین چالش باید قبل از پذیرش گسترده باتری‌های گرافنی مورد توجه قرار گیرد.
مقیاس‌پذیری تولید گرافن، مقرون به صرفه بودن، و ادغام در فرآیند‌های تولید باتری موجود، از جمله حوزه‌های کلیدی مورد توجه محققان و کارشناسان صنعت است. با وجود این چالش‌ها، پیشرفت در باتری‌های گرافنی EV برای ذخیره‌سازی انرژی امیدوارکننده است. با تحقیق و توسعه مداوم، انتظار می‌رود که ادغام باتری‌های گرافن EV در سال‌های آینده کاربردی‌تر و از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه‌تر شود.
نظر شما