تطوير مجمّع لأجهزة تخزين الطاقة بكفاءة عالية وعمر دوران طويل.. تقنية تحويل صديقة للبيئة واقتصادية للغاية

قام فريق بحثي بقيادة الدكتور جي هون لي، من قسم مواد طاقة الهيدروجين في المعهد الكوري لعلوم المواد (KIMS)، بتطوير مادة مجمعة ثلاثية الأبعاد مسامية قائمة على الكربون وتطبيقها على البطاريات الثانوية، والمكثفات الفائقة لتحسين كثافة الطاقة وعمرها في نفس الوقت.

تم نشر البحث الذي تم إجراؤه مع البروفيسور إنسوك تشوي، في جامعة سيول الوطنية والبروفيسور جونجو شين، في جامعة جانجنيونج وونجو الوطنية، كورقة غلاف في ACS Applied Materials & Interfaces .

يعمل جامع التيار كجزء أساسي في تصنيع لوح كهربائي رفيع، نظرًا لأن المجمع الحالي يحتل جزءًا كبيرًا من وزن وحجم القطب، فهو محدود في تحسين كثافة الطاقة وتقليل وزن وحجم جهاز تخزين الطاقة.

هذه الخاصية بارزة بشكل خاص في المجالات التي يتم فيها استخدام أجهزة تخزين الطاقة الكهروكيميائية المتوسطة والكبيرة الحجم، مثل المركبات الكهربائية، وحتى في الشحن والتفريغ المتكرر.

بالإضافة إلى ذلك، فإن سبب تقصير عمر البطارية هو فصل المادة النشطة أو تآكل مجمع التيار المعدني الحالي بسبب تدفق الرطوبة والهواء إلى البطارية.

هيكل كربون مسامي ثلاثي الأبعاد

قام الباحثون بتصنيع جامع تيار قائم على الكربون بهيكل كربون مسامي ثلاثي الأبعاد، وهو مستقر في بيئات مختلفة، من خلال استخدام طريقة ترسيب بخار كيميائي محفز عائم (FC-CVD) .

بعد ذلك، نجحوا في تصنيع الأقطاب الكهربائية من خلال تطبيق عملية طلاء المواد الفعالة المستخدمة تقليديًا في صناعة البطاريات الثانوية لتسهيل عملية الإنتاج الضخم.

من خلال هذا النهج، تغلب فريق البحث على القيود الحالية لتعديل مواد التجميع الحالية وفقًا لبيئة التشغيل المحددة، مثل المنحل بالكهرباء والجهد التشغيلي.

تحسين كثافة الطاقة

بالإضافة إلى ذلك، نجح فريق البحث في تحسين كثافة الطاقة/ الطاقة وتعزيز استقرار التدوير من خلال المسام الواسعة للمجمعات الحالية من خلال جعل الهيكل المسامي يسهل نقل أيونات الليثيوم.

تحتوي الرقائق المعدنية التقليدية على منطقة تلامس بينية محدودة مع مادة نشطة لأن لها بنية ثنائية الأبعاد، فإن المجمع الحالي ثلاثي الأبعاد القائم على الكربون الذي تم تطويره حديثًا زاد من المنطقة البينية عالية الاستقرار ولعب دورًا رئيسيًا في تحسين دورة حياة الجهاز.

قال الدكتور جي هون لي، كبير الباحثين ، “مع حل المشكلات الأساسية للمادة، سيتم تسهيل تسويق مجمع التيار الذي يعتمد على الكربون، وسيتم زيادة استخدام المجمع الحالي بحيث يكون من الممكن تغطية أي مقياس لأجهزة تخزين الطاقة، حددت هذه الدراسة حديثًا دور المجمع الحالي، والذي كان مقصورًا على مكون ثانوي لتشكيل القطب الكهربائي.

من خلال متابعة البحث، سنسعى جاهدين لقيادة تطوير الطاقة تقنية تحويل صديقة للبيئة واقتصادية للغاية “.