تولید کاتدهای غنی از لیتیم برای ساخت باتری

باتری لیتیوم یون یک باتری سبک، قابل شارژ و قوی است که در وسایل مختلف از تلفن همراه گرفته تا لپ تاپ و خودروهای برقی استفاده می‌شود.

جان ب گودایناف، استنلی ویتینگام و آکیرا یوشینو سه دانشمندی بودند که پیش از این در ۹ اکتبر ۲۰۱۹  مصادف با ۱۷ مهر ۱۳۹۸، به عنوان برندگان نوبل شیمی معرفی شدند. این سه دانشمند به دلیل فعالیت خود بر روی باتری‌های قابل شارژ که از آنها در وسایل الکترونیکی قابل حمل استفاده می‌شود، برنده جایزه نوبل شدند.

محدثه راستگوی دیلمی دانش آموخته گرایش شیمی کاربردی و مجری این طرح امروز سه شنبه گفت: استفاده بیش از حد از سوخت‌های فسیلی و نشر گازهای گلخانه‌ای به اتمسفر سبب شده کره‌ زمین گرم یخ‌های قطبی آبی شوند تا توجه به روش‌ها و طراحی سیستم‌های نوین برای تولید و ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی بیش از گذشته حائز اهمیت شود.  
وی افزود: استفاده از انرژی های تجدیدپذیر مانند باد، خورشید، زیست توده و امواج دریا برای تولید انرژی الکتریکی مورد توجه قرار گرفته است. بر همین اساس طراحی یک سیستم قدرتمند که بتواند انرژی الکتریکی را ذخیره کند و در مکان و زمان مناسب عرضه شود، امکان این را فراهم می‌آورد که بسیاری از مشکلات و نیازهای بشر در زمینه حمل و نقل، پزشکی، هوافضا و ارتباطات برطرف شود. 

دانش‌ آموخته دانشگاه امیرکبیر با بیان اینکه یکی از مهم‌ترین باتری‌هایی که به طور گسترده‌ای در زندگی روزمره بشر کاربرد دارند، باتری‌های شارژپذیر لیتیم-یون هستند، گفت: باتری‌های لیتیم-یون به علت چگالی انرژی بالای به طور گسترده‌ای در تجهیزات الکترونیکی قابل حمل مانند دوربین‌ها، تلفن‌های بی سیم، لپ تاپ‌ها و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند.  
دیلمی ادامه داد: باتری‌های لیتیوم یون در تجهیزات الکتریکی، صنعت حمل و نقل مانند خودروهای الکتریکی هیبریدی کاربرد دارند و در شبکه‌های هوشمند نیز به منظور ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی و جلوگیری از نوسانات برق از باتری‌های لیتیم-یون استفاده می‌شود.

وی افزود: بسیاری از محققان برای بهبود عملکرد باتری‌های لیتیم-یون، تحقیقات گسترده‌ای را بر روی الکترود کاتدی آنها انجام داده‌اند و تاکنون نیز این تحقیقات ادامه دارد. به دلیل آنکه الکترود کاتدی یکی از کلیدی‌ترین اجزای باتری‌های لیتیم-یون است که نقش بسزایی را در عملکرد الکتروشیمیایی باتری‌های مذکور بویژه چگالی انرژی و توان آنها دارد.  

این محقق دانشگاه امیرکبیر با بیان اینکه نزدیک به ۲۵ درصد از قیمت باتری‌های لیتیم-یون را ترکیبات الکترود کاتدی تشکیل می‌دهند، گفت: معرفی ماده‌ کاتدی با عملکرد الکتروشیمیایی خوب از جمله ظرفیت الکتروشیمیای زیاد، ولتاژ بالا، پایداری سیکلی زیاد، بازده کولمبی بالا و عملکرد سرعتی خوب و قیمت ارزان می‌تواند گامی موثر برای تولید باتری‌های لیتیم-یون برای کاربردهای تجاری باشد.  

دیلمی خاطرنشان کرد: تهیه کاتدهای غنی از لیتیم و ساخت باتری‌های لیتیم-یون آنها با موفقیت در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده است و امید است با حمایت بخش های دولتی و سازمانهای ذیربط تولید آنها را تا مرحله صنعتی پیش برود.

این تحقیقات در قالب پایان‌نامه دکتری محدثه راستگوی دیلمی، دانش آموخته گرایش شیمی کاربردی تحت عنوان «تهیه و بررسی کاتدهای غنی از لیتیم برپایه اکسید لیتیم منگنز نیکل کبالت و پوشش‌های اکسید فلزی برای استفاده در باتری های لیتیم-یون» انجام شده است؛ نتایج این تحقیقات با راهنمایی دکتر مهران جوانبخت و دکتر حمید امیدوار از اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بدست آمده است.