5 برابر شدن سرعت شارژ باتری با استفاده از گرافن

محققان موسسه فناوری پیشرفته سامسونگ اعلام کرده‌اند که موفق به ایجاد یک تغییر بنیادین در ظرفیت و سرعت شارژ باتری‌های لیتیوم‌-یونی شده‌اند.

کد خبر: ۳۸۰۳۱۵

تاریخ: ۰۸ آذر ۱۳۹۶ - ۱۰:۱۱

به گزارش ایسنا و به نقل از گیزمگ، باز هم گرافن یکی از قابلیت‌های منحصر بفرد خود را به نمایش گذاشته است و این بار محققان سامسونگ توانسته‌اند باتری‌های لیتیوم‌-یونی را با استفاده از این گونه از کربن متحول کنند.

گرافن یک لایه‌ای از اتم کربن به ضخامت یک اتم است، انعطاف‌پذیری، استقامت و استحکام شیمیایی را همزمان دارد و به علاوه میزان رسانایی آن 100 برابر مس بوده و الکترون‌ها را با سرعت 140 برابری سیلیکون انتقال می‌دهد که نشان دهنده قدرت بالای آن در شارژ سریع است.

این قابلیت‌ها نظر محققان سامسونگ را به خود جلب کرده است و آنها موفق شده‌اند با ترکیب گرافن همراه با موادی مثل مس، سیلیکون و آسفالت باتری‌هایی بسازند که می‌توانند همه چیز را متحول کنند.

محققان سامسونگ با همکاری تیمی از مهندسان شیمی و زیستی از دانشگاه ملی سئول کره جنوبی موفق شدند توپ‌هایی از جنس گرافن را به شکل ذرت بو داده درآورده و از آن به عنوان آند باتری استفاده کنند. محققان از یک صفحه نیکلی یکپارچه به عنوان کاتد و محافظ آند استفاده کرده‌اند که واکنش‌های شدید در آن انجام شده و قابلیت رسانایی بیشتری را در اختیار باتری قرار می‌دهد.

به گفته این تیم مدت زمان شارژ شدن یک باتری لیتیوم-یونی با استفاده از گرافن از یک ساعت به 12 دقیقه کاهش می‌یابد و بعلاوه ظرفیت آن 45 درصد افزایش یافته و می‌تواند تا دمای 60 درجه سانتی‌گراد مقاومت کند.

دکتر "سون این هیوک"(Son In Hyuk) محقق ارشد این تحقیق گفت: ما توانستیم با استفاده از ماده پرکاربرد گرافن یک کارکرد جدید را با قیمت مناسب معرفی کنیم.

وی افزود: در بازار باتری‌های الکترونیکی که با سرعت بسیار بالایی در حال رشد و پیشرفت است ما موفق شدیم قابلیت‌های باتری‌های لیتیوم-یونی را تا حد قابل قبولی افزایش دهیم و همچنین به مطالعه و تحقیقات خود در بهبود این قابلیت‌ها ادامه خواهیم داد.

گرافن یکی از اشکال مختلف(آلوتروپ) عنصر کربن است که در آن اتم‌ها به صورت شبکه‌ای و متصل به هم قرار گرفته و یک ساختار دوبعدی به ضخامت یک اتم را تشکیل می‌دهند. گرافن توانایی منحصر بفردی در رسانایی الکتریسیته و گرما دارد.

نام یکی از آلوتروپ‌هایِ کربن است. متشکل از لانه زنبوری SP2 و همچنین "گرافین" نام یکی از آلوتروپ‌هایِ کربن است. متشکل از SP+SP2 هیبریدیزه شده؛ البته گرافین و گرافن را نباید با هم اشتباه گرفت. اما خواص آن‌ها آن قدر به هم شبیه‌ هستند که به جای هم به کار می‌روند.

گرافن یک لایه کربن به ضخامت یک اتم است که قابلیت رسانایی آن بهتر از مس است و برای دستگاه‌های الکترونیکی بسیار کارآمد است.

در گرافیت(یکی دیگر از آلوتروپ‌هایِ کربن)، هر کدام از اتم‌هایِ چهارظرفیتیِ کربن، با سه پیوندِ کووالانسی به سه اتمِ کربنِ دیگر متصل شده‌اند و یک شبکه گسترده را تشکیل داده‌اند. این لایه خود بر رویِ لایه‌ای کاملا مشابه قرار گرفته‌ است و به این ترتیب، چهارمین "الکترونِ ظرفیت" نیز یک پیوند شیمیایی داده‌ است، اما پیوند این الکترون چهارم، از نوع پیوند واندروالسی است که پیوندی ضعیف است. به همین دلیل لایه‌های گرافیت به‌ راحتی بر روی هم سُر می‌خورند و می‌توانند در نوک مداد به کار بروند. گرافین ماده‌ای است که در آن تنها یکی از این لایه‌های گرافیت وجود دارد و به عبارتی چهارمین الکترونِ پیوندی کربن، به عنوان الکترون آزاد باقی‌ مانده‌ است.

نتایج این تحقیق در ژورنال علمی Nature Communication منتشر شده است.