ابداع یک میکروباتری جدید با ظرفیت ۴ برابری

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، بر اساس مطالعه‌ای که به تازگی در مجله Advanced Materials منتشر شده است، دانشمندان دانشگاه "پنسیلوانیا" طرح جدیدی برای باتری‌های کوچک ارائه داده‌اند که با توسعه کاتدهای بسیار متراکم‌تر که می‌توانند مستقیماً بر روی ورقه‌های نازک فلزی آبکاری شوند، بر یک محدودیت اساسی غلبه می‌کند.

نکته مهم این است که این میکروباتری‌ها یا باتری‌های کوچک جدید می‌توانند نسبت به باتری‌های کوچک معمولی چهار برابر انرژی بیشتری ذخیره کنند و محققان می‌گویند یک ماده کاتدی متراکم، این افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی را موجب شده است.

این میکروباتری جدید بسیار سبک است، به حدی که حشرات نیز می‌توانند آن را حمل کنند. محققان در حال تجزیه و تحلیل طرح‌های مختلف برای باتری‌های جمع و جور و با دوام هستند که می‌توانند به علاوه وسایل الکترونیکی مختلف و پوشیدنی‌های کوچک را تغذیه کنند.

اما باتری‌ها به طور معمول برای محافظت از دستگاه‌ها در برابر آسیب ناشی از آب، اکسیژن و ضربه، در محفظه‌ای قرار می‌گیرند که وزن آنها را کاهش می‌دهد اما حجم آنها را افزایش می‌دهد و در عملکرد الکتروشیمیایی آنها تاثیری ندارد.

به همین دلیل مهندسان معمولاً از الکترودهای معمولی فوق باریک برای انتقال سریع الکترون‌ها و یون‌ها استفاده می‌کنند که میزان مواد شیمیایی را محدود می‌کند و به نوبه خود سقفی برای حداکثر انرژی آنها ایجاد می‌کند.

دانشمندان این مشکل را با روی آوردن به یک ماده کاتدی متراکم‌تر که امکان آبکاری مستقیم بر روی ورقه‌های نازک فلزی را دارد، حل کردند. این ورقه‌های نازک فلزی عملکرد دوگانه‌ای را انجام می‌دهند که هم به عنوان لایه محافظ و هم به عنوان ذخیره کننده انرژی عمل می‌کنند.

"جیمز پیکول" سرپرست این مطالعه می‌گوید: ما اساساً چیزی ساخته‌ایم که وظایف دوگانه را انجام می‌دهد. آنها هم به عنوان رسانای الکترون عمل می‌کنند و هم به عنوان بسته‌ای که مانع از ورود اکسیژن آب به باتری می‌شود.

محققان همچنین می‌گویند که این میکروباتری‌های جدید به گونه‌ای عمل می‌کنند که باعث می‌شوند یون‌های لیتیوم به سرعت از طریق کاتد عبور کرده و پس از یک سفر مستقیم به دستگاه برسند. از آنجایی که یون‌ها مجبور نیستند در اطراف بسته‌های هوا حرکت کنند، کاتد را می‌توان بسیار ضخیم‌تر ساخت که از نظر حجم مواد شیمیایی ذخیره کننده انرژی را به میزان دو برابر افزایش می‌دهد.

این امر مهندسان را قادر ساخت تا این میکروباتری را با چگالی انرژی چهار برابری نسبت به باتری‌های کنونی بسازند. همچنین وزن این میکروباتری جدید تقریباً به اندازه دو دانه برنج است.

این دستگاه جدید کاربردهای زیادی در برنامه‌های آینده از جمله پوشیدنی‌ها، ایمپلنت‌های پزشکی (برای دوام بیشتر)، ربات‌های پرنده و تعداد زیادی از دستگاه‌های بی‌سیم که به سرعت دنیای اجتماعی و تکنولوژیکی جامعه رو به رشد ما را متحول می‌کنند، خواهد داشت.