به گزارش ثریا - محققان دانشگاه علوم و فناوری هنگکنگ(HKUST) نوع جدیدی از باتری کلسیم-یون را توسعه دادهاند که میتواند با بهبود پایداری و عملکرد، فناوری لیتیوم-یون را به چالش بکشد.
این تیم این سیستم را با استفاده از الکترولیتهای حالت شبه جامد مبتنی بر چارچوبهای آلی کووالانسی فعال اکسایش-کاهش ساختند.
باتریهای کلسیم-یون به عنوان جایگزینی امیدوارکننده برای باتریهای لیتیوم-یون در نظر گرفته میشوند، زیرا کلسیم، فراوان و ارزان است.
آنها همچنین یک پنجره الکتروشیمیایی قابل مقایسه ارائه میدهند، اما استقرار عملی به دلیل انتقال ضعیف یون و چرخه ناپایدار متوقف شده است.
باتریهای لیتیوم-یون بر بازار امروز تسلط دارند و به وسایل نقلیه الکتریکی، سیستمهای ذخیرهسازی شبکه و لوازم الکترونیکی مصرفی نیرو میدهند. با این حال، منابع لیتیوم محدود هستند و بهبود بیشتر چگالی انرژی به طور فزایندهای دشوار میشود. این امر جستجو برای شیمی باتریهای نسل بعدی را تشدید کرده است.
سیستمهای کلسیم-یون با یک چالش اساسی که حرکت کارآمد یونهای +Ca2 از طریق الکترولیت در عین حفظ پایداری ساختاری در چرخههای شارژ و تخلیه شارژ متعدد است، روبرو هستند. بدون انتقال سریع یون، عملکرد کاهش مییابد و تخریب تسریع میشود.
حل گلوگاه یون
تیم تحقیقاتی با طراحی چارچوبهای آلی کووالانسی غنی از کربونیل که به عنوان الکترولیتهای شبه جامد عمل میکنند، به این مسئله پرداخت. این مواد کانالهای همترازی ایجاد میکنند که یونهای کلسیم را از طریق ساختار هدایت میکنند.
به گفته محققان، الکترولیتهای جدید به رسانایی یونی 0.46 میلیزیمنس بر سانتیمتر و قابلیت انتقال +Ca2 بیش از 0.53 در دمای اتاق دست یافتند. مطالعات تجربی و شبیهسازی نشان داد که یونهای کلسیم به سرعت در امتداد گروههای کربونیل همتراز در داخل منافذ منظم COF حرکت میکنند.
این طراحی مواد، تیم را قادر ساخت تا یک سلول باتری کامل کلسیم-یون را مونتاژ کند. این سیستم ظرفیت ویژه برگشتپذیر 155.9 میلیآمپر ساعت بر گرم را در 0.15 آمپر بر گرم ارائه داد. همچنین پس از ۱۰۰۰ چرخه، بیش از ۷۴.۶ درصد از ظرفیت خود را در یک آمپر بر گرم حفظ کرد.
این اعداد نشان میدهد که این فناوری به ویژه در کاربردهایی که پایداری و هزینه در اولویت هستند، به استفاده عملی نزدیکتر میشود.
پروفسور یونسئوب کیم(Yoonseob Kim)، دانشیار گروه مهندسی شیمی و زیستشناسی در HKUST گفت: تحقیقات ما پتانسیل دگرگونکننده باتریهای کلسیم-یون را به عنوان جایگزینی پایدار برای فناوری لیتیوم-یون برجسته میکند. با بهرهگیری از خواص منحصر به فرد چارچوبهای آلی کووالانسی اکسایش-کاهش، گامی مهم در جهت تحقق راهحلهای ذخیرهسازی انرژی با کارایی بالا برداشتهایم که میتواند نیازهای آیندهای سبزتر را برآورده کند.
پیش به سوی جایگزینهای لیتیوم
این پیشرفت یکی از بزرگترین نقاط ضعف سیستمهای کلسیم-یون را هدف قرار میدهد که انتقال کند کاتیون است. این تیم با بهبود تحرک یون در عین حفظ یکپارچگی ساختاری، هم به مسئله کارایی و هم به دوام پرداخت.
الکترولیتهای حالت شبهجامد همچنین مزایای ایمنی نسبت به سیستمهای مایع ارائه میدهند، خطرات نشت را کاهش میدهند و پایداری مکانیکی را بهبود میبخشند. این میتواند این فناوری را برای وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیرهسازی در مقیاس شبکه که در آن ایمنی و عمر طولانی بسیار مهم است، جذاب کند.
این مطالعه با همکاری محققان دانشگاه شانگهای جیائو تونگ(Shanghai Jiao Tong) انجام شد.
در حالی که برای مقیاسبندی این فناوری و اعتبارسنجی قابلیت تجاری بلندمدت به کار بیشتری نیاز است، نتایج نشان میدهد که باتریهای کلسیم-یون میتوانند به معیارهای عملکرد رقابتی نزدیک شوند.
با شتاب گرفتن گذار جهانی انرژی، شیمی باتری فراتر از لیتیوم مورد توجه قرار گرفته است و پیشرفتهایی از این دست نشان میدهد که سیستمهای مبتنی بر کلسیم میتوانند بخشی از ترکیب ذخیرهسازی انرژی آینده باشند.
این یافتهها در مجله Advanced Science منتشر شده است.
منبع : باتری لیتیوم - یونی
مدادهایی که بعد از تمام شدن، سبز میشوند
ادبیات پایداری روایتی مویرگی از زندگی است
از علیرضا طبایی «باید به آفتاب بگویم»
چه کسی گفته است قهرمانها فقط در خط مقدم ساخته میشوند؟
نوجوان را دستِ کدام کتاب بسپاریم؟
غذا چگونه جایگاه اجتماعی و منزلت افراد را شکل میدهد؟
روایت رادیو تهران از دفاع مقدس؛ از مادران جنگ تا بدرقه فرزندان شهدا
حمایت از فلسطین باعث حذف رپر مشهور شد
فیلم ۱۰۰ جشنواره ایدههاست، روایت فیلمسازان جوان از جنگ در بستر زندگی
معرفی بهترین برنامههای تلویزیونی ۲۰۲۶؛ «خلیج بیوه» ۱۴ جایزه امی برد
سیامک صفری: ظرفیت بازگشت به سریالهای نوستالژیک اضافه میشود
سامانه «سادان» برای ارزشگذاری داراییهای نامشهود راهاندازی میشود
آزمون عملی علوم ورزشی در ۲۶ حوزه کشور کلید خورد
بیش از ۱۰۰ میلیارد دقیقه مکالمه و ۸۶ میلیارد پیامک تنها در ۳ ماه
شناسایی خشکیدگی درختان جنگلی با هوش مصنوعی
روند پرداخت یارانههای تغذیه دانشجویان بدون تغییر ماند
بیل گیتس: همه دولت های جهان عقب تر از هوش مصنوعی هستند
نتایج نهایی ۵ آزمون گروه علوم پزشکی منتشر شد
دانشگاه صنعتی امیرکبیر بهدنبال جذب دانشآموزان مستعد کشورهای همسایه
شبکه شعب خودرو۴۵ به ۷۸ شعبه رسید
هلیا امامی: دوست داشتم از کلیشه دختر مثبت فاصله بگیرم
لباس مدرسه فقط فرم نیست، کودک باید آن را دوست داشته باشد
به مناسبت روز سینما: روزی که دوربین شهید آوینی روایتگر جنگ شد
کتاب عروس بی نشان ها: قرار بود یک عمر کنار هم باشند، اما جنگ مهلتشان نداد
حق کودک بر حریم خصوصی؛ چالشی برای فرهنگ دیجیتال ایران
نشر در لهستان؛ انتشار بیش از ۳۱هزار عنوان کتاب در سال ۲۰۲۵
نشان درجه یک هنری به این کارگردان اهدا شد: علیرضا داوودنژاد بدترین فیلمش هم «سینما» است
افزایش پذیرش دانشجو معلم تا سه برابر ظرفیت
۹۵ درصد مدارس کشور آماده بازگشایی هستند
ارزیابی سالانه یک میلیون و ۲۰۰ هزار نوآموز در برنامه سنجش
مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ تمدید شد
تمدید مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی ویژه مهارتی سال ۱۴۰۵
پایان نخستین دوره پسادکتری علوم ورزشی امیرکبیر با محوریت هوش مصنوعی
بزرگترین رقابت دانشآموزی در حوزه کوانتوم و لیزر برگزار شد
شرکت انگلیسی دادههای مشتریانش را به هکرها داد
مهلت انتخاب رشته آزمون دستیاری پزشکی مجدد تمدید شد
حمله ایران معماری هوش مصنوعی امارات را تغییر داد؛ فرار دادهها به کوه
چالشهای مصوبه اخیر «ستاد ویژه ساماندهی فضای مجازی» از منظر حقوقی
مدیران ارشد هوش مصنوعی خواستار کندتر شدن پیشرفت آن شدند
قالیباف قانون ملی توسعه هوش مصنوعی را ابلاغ کرد
سهمیه ویژه کنکور برای آسیبدیدگان جنگ نیازمند بازنگری است
پارادوکس رفاه و رضایت؛ چرا مدرنیته ما را شادتر نکرد؟
پیوند عرفان کلاسیک با زیست انسان معاصر در شرح فتوحات مکیه باب ۵۶۰
عالمی که علم و مبارزه را به سنگر امامت جمعه پیوند زد
نظریات و رویکردهای اسلامی در خصوص مددکاری اجتماعی
نسل امروز بی ارادهتر از نسل قبل است؟
از تربت ۱۷ کیلویی تا یک میلیون سند تاریخی، جلوهای از حرم بانوی کرامت
حجتالاسلام قمی: مردم نمیگذارند قیمت پایان جنگ، فروختن عزت ایران باشد
جزئیات برگزاری بیستمین آزمون سراسری قرآن و عترت
خیابان و زندگی؛ واکاوی نقش زنان در پایداری اجتماعات شبانه
«دهکده سلامت» یادگار یک خیر بزرگ برای بیماران صعب العلاج
چرا عرفانهای نوپدید برای جوان امروز جذاباند؟
نگاهی به سریال «دیوار دفاعی»؛ ملی شدن صنعت نفت با چاشنی فوتبال
شعری از نظامی گنجوی موضوع یک انیمیشن کوتاه شد
دیوارنگاره میدان ولیعصر (عج) موقتا تغییر نمیکند؛ آغاز ایمنسازی
«اسکورت» بر صدر فروش روزانه نشست؛ استقبال از آزادی زنان زندانی
حسین علیزاده مهمان «همکلام» میشود
بازی «بومبوم» با حضور خانواده شهید طهرانیمقدم رونمایی شد
«ململ» مهمان نمایشگاه ایران نوشت شد
محرابی که منافقین را به وحشت انداخت؛ چرا مدنی باید ترور میشد؟
اپل به جمع تولید کنندگان موبایل تاشو پیوست
رئیس دانشگاه تهران: برای مقابله با تحریمهای علمی برنامهریزی میکنیم
روحانیِ پیونددهنده دین و آزادی
توصیه پذیرفته شدگان تیزهوشان، کدام آموزشگاه است؟!
برگزیدگان بیستمین جشنواره ملی شیخ بهایی معرفی و تقدیر شدند
اعلام وجه التزام اسناد وثیقه پذیرفتهشدگان تخصصی و فوقتخصصی پزشکی
علت توقف طرح جدید تغذیه دانشجویی چه بود؟
مهلت مجدد ثبتنام در آزمون ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵
ابلاغ دستورالعمل حجاب به زودی در دانشگاهها
تصمیم جدید وزارت علوم درباره ساماندهی دادههای دانشگاهی
آمار جالب از ازدواجهای دانشجویی: موفقیت ۹۴ درصد ازدواجهای دانشجویی طی ۱۲ سال گذشته
آزمونهای کاردانی مهارتی، کارشناسی ناپیوسته و سردفتری۲۰ شهریور برگزار میشود
روباتها در لهستان راهپیمایی کردند
ورود تاکسیهای خودران به ناوگان اوبر در لندن
آموزش ۶۵ هزار آموزگار ابتدایی برای استفاده از ظرفیت بازی و ورزش
وزیر آموزش و پرورش: دریافت هرگونه وجه هنگام ثبتنام در مدارس دولتی ممنوع است
برنامههای «زیست عفیفانه» از مهر در مدارس اجرا میشود
انتظار معاونت علمی از CVCها برای سرمایهگذاری در ۷هزار شرکت نوپا
کارنامه نهایی و دفترچه انتخاب رشته آزمون دستیاری منتشر شد
آلمان موشک و ۵ ماهواره به مدار زمین فرستاد
سهمیه ویژه کنکور برای آسیبدیدگان جنگ نیازمند بازنگری است
مهلت انتخاب رشته آزمون دستیاری پزشکی مجدد تمدید شد
تمدید مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی ویژه مهارتی سال ۱۴۰۵
مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ تمدید شد
پایان نخستین دوره پسادکتری علوم ورزشی امیرکبیر با محوریت هوش مصنوعی
نتایج نهایی ۵ آزمون گروه علوم پزشکی منتشر شد
مدیران ارشد هوش مصنوعی خواستار کندتر شدن پیشرفت آن شدند
شرکت انگلیسی دادههای مشتریانش را به هکرها داد
بزرگترین رقابت دانشآموزی در حوزه کوانتوم و لیزر برگزار شد
افزایش پذیرش دانشجو معلم تا سه برابر ظرفیت
نشان درجه یک هنری به این کارگردان اهدا شد: علیرضا داوودنژاد بدترین فیلمش هم «سینما» است
از تربت ۱۷ کیلویی تا یک میلیون سند تاریخی، جلوهای از حرم بانوی کرامت
قالیباف قانون ملی توسعه هوش مصنوعی را ابلاغ کرد
دانشگاه صنعتی امیرکبیر بهدنبال جذب دانشآموزان مستعد کشورهای همسایه
نشر در لهستان؛ انتشار بیش از ۳۱هزار عنوان کتاب در سال ۲۰۲۵
هلیا امامی: دوست داشتم از کلیشه دختر مثبت فاصله بگیرم
حمله ایران معماری هوش مصنوعی امارات را تغییر داد؛ فرار دادهها به کوه
ارزیابی سالانه یک میلیون و ۲۰۰ هزار نوآموز در برنامه سنجش
نگاهی به سریال «دیوار دفاعی»؛ ملی شدن صنعت نفت با چاشنی فوتبال
به مناسبت روز سینما: روزی که دوربین شهید آوینی روایتگر جنگ شد
شبکه شعب خودرو۴۵ به ۷۸ شعبه رسید
چالشهای مصوبه اخیر «ستاد ویژه ساماندهی فضای مجازی» از منظر حقوقی
۹۵ درصد مدارس کشور آماده بازگشایی هستند
حق کودک بر حریم خصوصی؛ چالشی برای فرهنگ دیجیتال ایران
نسل امروز بی ارادهتر از نسل قبل است؟
«دهکده سلامت» یادگار یک خیر بزرگ برای بیماران صعب العلاج
نظریات و رویکردهای اسلامی در خصوص مددکاری اجتماعی
شعری از نظامی گنجوی موضوع یک انیمیشن کوتاه شد
پیوند عرفان کلاسیک با زیست انسان معاصر در شرح فتوحات مکیه باب ۵۶۰
کتاب عروس بی نشان ها: قرار بود یک عمر کنار هم باشند، اما جنگ مهلتشان نداد
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.