باتری‌های سازگار با محیط زیست

پژوهشگران روسی در بررسی جدید خود، یک ماده آلی را معرفی کرده اند که میتواند به تولید باتری های پایدار و سازگار با محیطزیست کمک کند.

دانشمندان مؤسسه”اسکالتک” (Skoltech) روسیه در پژوهش جدید خود، یک ماده آلی را برای نسل جدید ابزارهای ذخیره انرژی معرفی کرده اند که ساختار آن از یک طراحی مولکولی پیروی می کند.

از آنجا که جهان امروز بیشتر به ابزارهای ذخیره انرژی متکی است، به کارگیری فناوری های باتری پایدار که با محیطزیست سازگار هستند، تجزیه آن ها به سادگی صورت میگیرد، فقط به عناصر فراوان متکی هستند و کم هزینه اند؛ اهمیت زیادی دارد. باتری های آلی، گزینه های مطلوبی برای چنین اهدافی هستند. مواد آلی که انرژی زیادی را ذخیره می کنند، به سرعت شارژ میشوند، بادوام هستند و امکان تولید آن ها در مقیاس بزرگ وجود دارد؛ هنوز توسعه نیافته اند.

پژوهشگران مؤسسه اسکالتک برای رفع این مشکل، از یک “پلیماید” (polyimide) ساده استفاده کرده اند که با گرم کردن ترکیبی از “aromatic dianhydride” و “meta- phenylenediamine” به دست می آید که هر دو به سادگی قابل دستیابی هستند. این ماده، ویژگی های امیدوارکننده ای را در ابزارهای گوناگون ذخیره انرژی از جمله باتری های مبتنی بر لیتیوم، سدیم و پتاسیم نشان می دهد.

انرژی این ماده جدید و خروجی قدرت آن در مقایسه با نمونه های پیشین، بالاتر است. این گروه پژوهشی با همکاری پژوهشگران “آکادمی علوم روسیه” (RAS)، دو دلیل را برای عملکرد بهتر این ماده جدید ارائه داده اند؛ نخست اینکه این ماده جدید، ذرات کوچکتری دارد که به انتشار ساده تر حاملان بار کمک می کند. دوم این که آرایش واحدهای “ایمید” (Imide) مجاور در پلیمر، امکان اتصال مطلوب یون های فلز را فراهم می کند و به افزایش پتانسیل اکسایـش- کاهش می انجامد.

“رومن کاپایف” (Roman Kapaev)، از پژوهشگران این پروژه گفت:نکته جالب این پژوهش فقط بررسی یک ماده آلی دیگر نیست. آنچه ما پیشنهاد می کنیم، یک اصل جدید طراحی مولکولی برای پلیمایدهای باتری است. مدتهاست که دانشمندان به این ساختار توجهی نداشته اند و به جای آن از” para- phenylenediamine” و یا ساختارهای مشابه استفاده کرده اند. نتایج پژوهش ما، نکته خوبی را برای درک نحوه طراحی پلیمایدهای باتری در سطح مولکولی ارائه می‌دهند و شاید به ارائه مواد کاتدی با ویژگی های بهتر بیانجامند.

این پژوهش، در مجله “ACS Applied Energy Materials” به چاپ رسید.