مجلة أقلام مرحبا بك في مجلة أقلام , هنا ستجد آخر المقالات والأخبار
يطور فريق البحث المشترك في جامعة POSTECH-Sogang مادة أنود عالية السعة مشحونة بطبقات قائمة على البوليمر.
شهد سوق السيارات الكهربائية نموًا هائلاً ، حيث تجاوزت المبيعات العالمية 1 تريليون دولار (حوالي 1،283 تريليون وون كوري / وون كوري) في عام 2022 وتجاوزت المبيعات المحلية 108000 وحدة. لا محالة ، يتزايد الطلب على البطاريات عالية السعة التي يمكنها توسيع نطاق قيادة المركبات الكهربائية. في الآونة الأخيرة ، طور فريق مشترك من الباحثين من POSTECH وجامعة Sogang رابطًا بوليمريًا وظيفيًا لمواد أنود مستقرة وعالية السعة يمكن أن تزيد من نطاق EV الحالي 10 أضعاف على الأقل.
قام فريق بحثي بقيادة أساتذة POSTECH Soojin Park (قسم الكيمياء) و Youn Soo Kim (قسم علوم وهندسة المواد) والبروفيسور Jaegeon Ryu (قسم الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية) بجامعة Sogang بتطوير مادة رابطة بوليمرية مشحونة للحصول على سعة عالية مادة الأنود مستقرة وموثوقة على حد سواء ، وتوفر سعة 10 مرات أو أعلى من أنودات الجرافيت التقليدية. تم تحقيق هذا الاختراق من خلال استبدال الجرافيت بأنود Si مع طبقات البوليمرات المشحونة مع الحفاظ على الاستقرار والموثوقية. تم نشر نتائج البحث كمقالة الغلاف الأمامي في مواد وظيفية متقدمة.
تعتبر مواد الأنود عالية السعة مثل السيليكون ضرورية لإنشاء بطاريات ليثيوم أيون عالية الكثافة ؛ يمكنهم تقديم ما لا يقل عن 10 أضعاف قدرة الجرافيت أو مواد الأنود الأخرى المتاحة الآن. يتمثل التحدي هنا في أن التمدد الحجمي لمواد الأنود عالية السعة أثناء التفاعل مع الليثيوم يشكل تهديدًا لأداء البطارية واستقرارها. للتخفيف من هذه المشكلة ، كان الباحثون يحققون في روابط البوليمر التي يمكنها التحكم بشكل فعال في التمدد الحجمي.
ومع ذلك ، ركزت الأبحاث حتى الآن فقط على الترابط الكيميائي والترابط الهيدروجين. يتضمن الترابط الكيميائي الترابط التساهمي بين جزيئات الرابط ، مما يجعلها صلبة ولكن بها عيب قاتل: بمجرد كسر الروابط ، لا يمكن استعادة الروابط. من ناحية أخرى ، فإن الرابطة الهيدروجينية هي رابطة ثانوية عكسية بين الجزيئات بناءً على اختلافات الكهربية ، لكن قوتها (10-65 كيلوجول / مول) ضعيفة نسبيًا.
لا يستخدم البوليمر الجديد الذي طوره فريق البحث الروابط الهيدروجينية فحسب ، بل يستفيد أيضًا من قوى كولوم (التجاذب بين الشحنات الموجبة والسالبة). تتمتع هذه القوى بقوة 250 كيلو جول / مول ، وهي أعلى بكثير من قوة الرابطة الهيدروجينية ، ومع ذلك فهي قابلة للعكس ، مما يجعل من السهل التحكم في التمدد الحجمي. غالبًا ما يكون سطح مواد الأنود عالية السعة مشحونًا بشكل سلبي ، ويتم ترتيب البوليمرات المشحونة بالطبقات بالتناوب بشحنات موجبة وسالبة للارتباط الفعال بالقطب الموجب. علاوة على ذلك ، قدم الفريق البولي إيثيلين جلايكول لتنظيم الخصائص الفيزيائية وتسهيل انتشار Li-ion ، مما أدى إلى وجود قطب كهربائي سميك عالي السعة وكثافة طاقة قصوى موجودة في بطاريات Li-ion.
أوضح البروفيسور سوجين بارك: “يحمل البحث القدرة على زيادة كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم أيون بشكل كبير من خلال دمج مواد الأنود عالية السعة ، وبالتالي توسيع نطاق قيادة المركبات الكهربائية. يمكن لمواد الأنود القائمة على السيليكون أن تزيد من نطاق القيادة عشرة أضعاف على الأقل “.
