به گزارش روز دوشنبه گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، سالها تصور میشد یونهای + Zn۲ هنگام شارژ و تخلیه این باتریها به ساختار کاتد وارد و از آن خارج میشوند و همین فرآیند، نقش مهمی در ذخیره و آزادسازی انرژی دارد. اما پژوهش جدید با استفاده از یک روش آزمایشی ساده، امکان نزدیکشدن یونهای + Zn۲ به کاتد را محدود کرد و سپس عملکرد باتری را با شرایط معمول مقایسه کرد. نتیجه غیرمنتظره بود: حتی در شرایطی که ورود یون روی به نزدیکی کاتد عملاً مسدود شده بود، ظرفیت باتری کمتر از ۱۰ درصد با حالت عادی تفاوت داشت. این یافته نشان میدهد که نقش میاننشانی Zn۲+ در ساختار کاتد احتمالاً بسیار کمتر از آن چیزی است که در بسیاری از مطالعات پیشین تصور میشد و باید سازوکارهای دیگری را برای توضیح عملکرد این باتریها جدیتر بررسی کرد.
باتریها قرار است انرژی را ذخیره کنند، نه اینکه دانشمندان را بر سر اینکه دقیقاً داخلشان چه اتفاقی میافتد سالها به بحث و جدل وادار کنند؛ اما شیمی باتریها ظاهراً علاقهای به سادهبودن ندارد. در بسیاری از فناوریهای ذخیره انرژی، دانستن اینکه یونها هنگام شارژ و تخلیه دقیقاً چه مسیری را طی میکنند، به اندازه افزایش ظرفیت یا طول عمر باتری اهمیت دارد. زیرا اگر سازوکار واکنش بهدرستی شناخته نشود، تلاش برای بهبود عملکرد باتری ممکن است بر پایه یک فرض نادرست انجام شود.
باتریهای آبی روی-دیاکسید منگنز یا Zn–MnO۲ یکی از گزینههایی هستند که در سالهای اخیر دوباره مورد توجه پژوهشگران قرار گرفتهاند. استفاده از مواد نسبتاً فراوان و کمهزینه، ایمنی بالا، سازگاری بیشتر با محیط زیست و امکان استفاده از الکترولیتهای آبی، از جمله ویژگیهایی است که این خانواده از باتریها را برای کاربردهای ذخیره انرژی جذاب کرده است. این مزایا بهویژه در حوزههایی مانند ذخیرهسازی ایستا و نسل جدید تجهیزات الکترونیکی انعطافپذیر و پوشیدنی اهمیت پیدا میکنند.
با این حال، مسیر تبدیل این فناوری به یک گزینه تجاری با موانعی روبهرو است. یکی از مهمترین این موانع، نبود توافق کامل درباره سازوکار واقعی واکنشهای الکتروشیمیایی در این باتریهاست. درک دقیق این سازوکار میتواند مشخص کند که برای افزایش ظرفیت، پایداری و قابلیت شارژپذیری باتری باید دقیقاً کدام بخش از سامانه اصلاح شود. …
