نانو باتری ها چه هستند و چه کاربردی دارند؟

امروزه ما به طور فزاینده ای به باتری ها وابسته هستیم و یافتن راه هایی برای ساخت باتری های دارای طول عمر زیاد، چیزی است که شاید نانو باتری ها بتوانند از پس آن برآیند.

نانو باتری سبب شده است که در طی پروسه های تحقیقاتی در قالب آزمایش مواد جدید و تغییر پیکربندی های اجزای اصلی، خوشحالی منحصر به فردی در دورنمایی نزدیک ایجاد شود.

شاید وقتی که صحبت از نانو باتری می شود، همه به طور واضح دنبال یک تشریح  از علم نانو هستند. اما ما قصد دیگری داریم.

در این بخش به بررسی دقیق باتری های حاصل از تکنولوژی نانو خواهیم پرداخت به گونه ای که شایسته یک نگاه مشتاق علم باشد. همچنین اطلاعاتی در رابطه با کاربرد این باتری ها در اختیار شما قرار خواهیم داد.

همراه ما باشید.

نانو باتری ها

نانو باتری ها چه هستند؟

نانو باتری، باتری هایی ساخته شده با استفاده از فناوری در مقیاس نانو هستند. مقیاسی از دنیای ذرات کوچک که اندازه آن ها کمتر از 100 نانومتر است.

در مقایسه مذکور، فن آوری لیتیوم یون سنتی از مواد فعال مانند اکسید کبالت یا اکسید منگنز با ذراتی که اندازه آن ها بین 5 تا 20 میکرومتر بوده، استفاده شده است.

امید مهندسی نانو بر اساس آن چه که تولید می کند، بر آن است که بسیاری از کاستی های فن آوری باتری های موجود در جهان را بهبود بخشد.

به طور کلی نانو باتری ها به سه بخش قابل توصیف هستند:

  1. آند
  2. کاتد
  3. الکترولیت

در باتری های لیتیوم یونی، آند به طور تقریبی همیشه از جنس گرافیت است. بنابراین بیشتر تحقیقات در رابطه با مواد سازنده کاتد و الکترولیت صورت می گیرد.

با کاهش اندازه مواد به کار رفته در نانو باتری، می توان به رسانایی بالاتری در مقایسه باسایر باتری ها رسید که این امر کاهش اندازه در واقع در موضوع زیر موثر است:

  • افزایش توان، چه در شارژ و چه در هنگام تخلیه باتری

از فناوری هایی که بر اساس آن ها به طور عمده، تولیدات نانو باتری صورت می‌گیرد می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  1. فناوری نانو فسفات
  2. فناوری باتری نانوپور
  3. باتری های لیتیوم یونی با استفاده از تیتانات لیتیوم

در ادامه به توضیحاتی مختصر از فناوری های نانو فسفات و نانوپور خواهیم پرداخت.

نانو باتری ها و فناوری نانو فسفات

فناوری نانو فسفات

عملکرد کلی و قابل اطمینان یک سیستم در نانو باتری های پیشرفته، تا حد زیادی به شیمی مورد استفاده در سلول آنها بستگی دارد.

نانو فسفات نوعی فناوری است که با استاندارد فسفات آهن لیتیوم نباید اشتباه گرفته شود، زیرا این استاندارد دارای سرعت و توان بسیار کمتری است.

در نانو فسفات، کاتد باتری لیتیوم یون است و ذرات آن به دو گروه اولیه و ثانویه تقسیم می شود.

از ویژگی های نانو فسفات می توان به قابلیت پایدار تر برق در طیف گسترده ای از حالت های شارژ اشاره کرد.

فناوری نانوپور

موفقیت در بازسازی مواد در نانو باتری ها و اتصال بخش عظیمی از این باتری ها به دستگاه های بزرگ، سبب ایجاد نانوپور شده است.

قبل از نانوپور، محققان با قرار دادن دو الکترود درون و بین منفذ های نانو (نانو منفذ) و استفاده از مواد عایق الکتریکی فوق نازک برای جدا سازی آنها، باتری های 3 بعدی ساخته بودند.

باتری های 3 بعدی دارای توان و چگالی بهبود بخشیده ای بودند. اما برای تغییر جریان بین آن ها، نیاز به مدارهای پیچیده ای بود.

استفاده از محلول های مایع یون رسانای الکتریکی به عنوان الکترولیت ها در نانوپور، فناوری است که استفاده از مدارهای سیمی را حذف و به جهان باتری، ارتقا بخشیده است.

نانو باتری ها و فناوری نانو پور

باتری در نوع ساختاری از نانو

فناوری باتری اسید سرب، فناوری معمولی لیتیوم یون و غیره، قادر به تامین نیازهایی مانند عمر طولانی، ایمنی بیشتر و تامین برنامه های UPS از راه دور (بدون منبع تغذیه) نیستند.

همچنین فناوری های قدیمی نمی توانند شرایط استفاده مانند اتصال کوتاه، شارژ بیش از حد، قرار گرفتن در معرض دمای بسیار بالا یا پایین و تخلیه بیش از اندازه را تحمل کنند.

در واقع هر آنچه که به عنوان معایب ذکر شد، باید به عنوان ساختار نانو باتری ها در قالب مزایا و موارد ارتقا یافته در نظر گرفته شود.

به معنای ساده اگر بخواهیم در رابطه با کاربردهای نانو باتری صحبت شود، بهترین نگاه این است که معایب ذکر شده برای فناوری معمولی باتری ها را به عنوان موارد حل شده در نانو باتری در نظر بگیریم.

تمام ماجرای تفاوت باتری های معمولی که منجر به کاربرد منحصر به فرد باتری های نانو می شود، مرتبط با مواد گرافیتی است که در واقع لیتیوم تیتانات با ساختار نانو جایگزین می شود.

نانو باتری ها و ساختار نانو

در نتیجه..

بسیاری از ما دنبال چنین باوری هستیم که تا سال 2040، جهان با مسیری که به سمت آینده ای سبز حرکت می کند، قابل تامین خواهد بود. برخی این موضوع را مرتبط با نانو باتری ها می دانند.

تقاضا برای انرژی با افزایش جمعیت کره زمین، به شدت در حال رشد است. برای تحقق چنین الزامی، فناوری نانو با تولید باتری های خاص، سعی در سبز نگه داشتن زمین دارد.

در حال حاضر در بحث باتری های نانو، سه مدل فناوری وجود دارد که با نام های Li-ion، Nini pore و Nano phisophate شناخته می شوند.

آن چیز که در در فناوری نانو باتری در مقایسه با سایر باتری ها مشهود است، کارایی های بیشتر این باتری ها است. و جالب است که تفاوت ساختاری آن ها را می توان در تفاوت کاتد و الکترولیت جستجو کرد.

در واقع با ثابت بودن آند در تمامی باتری ها موجود در جهان، و نانو شدن کاتد و الکترولیت،  3 فناوری مذکور در ساخت نانو باتری ها به وجود آمده است.

امیدواریم که این مسیر سبز در قبال استفاده از فناوری های نوع، هموارتر شود.

منبع: psma

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا