نانوفناوری چگونه ظرفیت ذخیره سازی باتری ها را ارتقا می دهد؟ - ورزش و تندرستی

به گزارش ورزش و تندرستی، دامنه اثرمندی نانو به عرصه های مختلفی گسترش و در تمامی بخش های زندگی نفوذ نموده است، ذخیره ساز های نانویی بخشی از کاربرد این فناوری به شمار می رود.

به گزارش گروه فناوری ورزش و تندرستی، یکی از چالش های جدی و دغدغه آفرین در ساخت تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی، وجود ذخیره ساز های انرژی است که بتوانند میزان مورد احتیاج از انرژی را برای مدتی طولانی حفظ نمایند. باتری ها یکی از مهم ترین ابزار های ذخیره ساز انرژی به شمار می فرایند.

ساختار باتری های کنونی با استفاده از آلیاژ ها و عناصر خاصی، کار ذخیره سازی را انجام می دهد. در فناوری سنتی، باتری ها از عنصر لیتیم و مواد فعال با ذراتی که اندازه آن ها بین 5 تا 20 میکرومتر معادل 5 هزار تا 20 هزار نانومتر معادل بیش از 100 برابر مقیاس نانو استفاده می گردد. فناوری نانو، اما بسیاری از کاستی های فناوری کنونی باتری ها مانند ابعاد عظیم و ظرفیت پایین را بهبود می بخشد.

محدودیت های فناوری کنونی

یکی از چالش های جدی فناوری باتری فعلی، توانایی باتری در ذخیره انرژی است که به میزان چگالی ذره های باتری بستگی دارد. حداکثر میزان شارژ قابل ذخیره درون باتری و مدت نگهداری آن، یکی از چالش هایی است که باید توسط مواد رسانا و الکترولیت موجود در باتری انجام گردد.

در حالی که انواع گوناگونی از باتری ها در بازار وجود دارد، باتری های یون لیتیوم به دلیل برخورداری از قدرت و انرژی بالا، چرخه طولانی و امکان بازگردانی به عنوان فناوری ترجیحی در باتری رایج شده اند. برای بهبود فناوری باتری، توانایی چرخه چگالی انرژی و قدرت باید به حداکثر برسد و گسترش حجم باید به حداقل برسد.

ویژگی های نانوفناوری در خدمت ذخیره سازی بهتر انرژی

فراوری باتری با استفاده از نانوذرات یکی از راه چاره هایی است که فناوری آن برای بهبود معایب باتری های موجود در بازار در حال توسعه است. ساختار باتری های نانویی به طور کلی مبتنی بر استفاده از ذراتی دارای ابعاد کمتر از 100 نانومتر است.

این باتری ها ضمن آن که می توانند ابعاد نانویی داشته باشند یا از فناوری نانو در ساخت آن ها بهره گرفته شده باشد عملکردی فراتر از باتری های معمولی ارائه می دهند و می توانند با معماری و محتوای فناوری موجود در بازار ترکیب شوند تا شکلی تازه ای کارآمدی و توانمندی را ارائه بدهندنانوذره ها می توانند میزان فشار وارد شده بر روی ماده و چرخه ذخیره بر روی باتری کاهش دهند و با توجه به این که نانوذرات حجم بسیار کمتری نسبت به نمونه های موجود دارند، دچار انبساط کم تری می شوند.

انبساط کم به یاری نانوذرات، قابلیت استفاده مجدد از باتری را بهبود می بخشد و می تواند انرژی را برای بازه های زمانی طولانی حفظ کند. در فناوری لیتیوم یون، سرعت انتقال انرژی پایین است، اما به وسیله فناوری نانو، می توان به سرعت بیش تری در انتقال انرژی دست یافت. نانوذرات برای انتقال الکترون به مسافت کمتری احتیاج دارند که منجر به سرعت انتشار سریعتر و رسانایی بالاتر می گردد که در نهایت منجر به چگالی توان بیش تری خواهد شد.

توسعه فناوری نانوباتری ها

همچنین از دیگر مزایای رسوخ نانوفناوری در باتری ها، می توان افزایش توان موجود در باتری و کاهش زمان مورد احتیاج برای شارژ مجدد باتری اشاره نمود. این مزایا با استفاده از پوشاندن سطح الکترود با نانوذرات، افزایش سطح رسانایی و در نتیجه ایجاد امکان عبور جریان بیش تر داخل باتری حاصل می گردد.

اگر از باتری برای مدت طولانی استفاده نگردد، می توان از نانومواد به عنوان پوششی برای جداسازی الکترود ها از مایعات موجود در باتری استفاده کرد. در فن آوری فعلی باتری، مایعات و جامدات با یکدیگر برهم کنش می نمایند و باعث تخلیه سریع انرژی ذخیره شده خواهند شد.

ساخت نانومواد ممکن است سخت باشد و هزینه آن ها را افزایش دهد. گرچه نانومواد ممکن است توانایی باتری را تا حد زیادی بهبود بخشد، اما ممکن است ساخت آن ها بسیار مقرون به صرفه باشد. اما در حال حاضر شرکت های دانش بنیان و فناور داخلی در زمینه فراوری باتری های نانویی و الکترود های مورد استفاده در آن ها وارد شده اند.

تحقیقات کاربردی در دانشگاه ها، مرکز صنعتی سازی فناوری نانو و پژوهشگاه ها جهت تجاری سازی ایده های نوآورانه و پژوهشی را طی می نمایند. به همین دلیل ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری نیز از پژوهش ها و فناوری های موجود در این جهت حمایت می نماید.