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
شهادت یک مامور فراجا در سیستان‌وبلوچستان
رونمایی ناسا از قراردادهای جدید ۱۰ میلیارد دلاری خود
استوری هادی چوپان برای حضرت زهرا(س)+عکس
ابداع یک آبنبات‌چوبی برای معاینه کودکان
نانوپوشش‌ها به کمک افزایش عمر لنت‌های ترمز آمدند
دانشگاه باید از پارادایم «مدرک‌گرایی» به سمت «مهارت‌محوری» حرکت کند
گاهی بزرگترین سرقت، دزدیدن فرصت زندگی دیگران است
تدوین برنامه اجرایی برای ورود با تأخیر نودانشجویان علوم پزشکی
جزئیات ثبت نام ۴ درس مجازی برای دانشجویان علوم پزشکی اعلام شد
شرایط ثبت‌نام پذیرفته‌شدگان نوورود شاهد و ایثارگر
«پرواز ۶۵۵» ده‌نمکی به تدوین رسید
امت پیامبر(ص) چگونه در ستم به دخترش همدست شدند؟
میزبانی محوطه تئاتر شهر از مجلس تعزیه شهادت حضرت زهرا (س)
عامل هوش مصنوعی متا به جای کاربر تماس می‌گیرد
«پروانه الماس» بهترین فیلمنامه به «دختر پری‌خانوم» رسید
برد پیت ۵۰ سال عقب می‌رود؛ بازی در نقش یک فلزکار در آسمان‌ها
مویه حضرت علی (ع) بر پیکر زهرا (س) در نقاشی علی بحرینی
جایزه سزار افتخاری آکادمی فیلم فرانسه به نیکول کیدمن می‌رسد
حضرت زهرا(س) موضوع فدک را به سطح «حق مسلمانان و مشروعیت حکومت» بردند
مدیرعامل انویدیا استعفا کرد
یک کشف جدید از معادلات اینشتین درباره گرانش
۲ دنیای بکر پنهان در اقیانوس آرام کشف شد
این سیاره خورشیدی چرا گم شد؟
زمان اعلام نتایج نهایی آزمون سراسری مشخص شد
عدالت اجتماعی در دیدگاه اسلامی به معنای برابری مطلق نیست
همه عمار و مالک‌اشتر نیستند، اما هرکس در قبال حق مسئول است
برای جلوگیری از عادی شدن حرام، باید قبح اجتماعی آن را زنده کرد
کنش حضرت زهرا(س)، حقیقت را به حافظه تاریخ سپرد
بیش از ۶۰ درصد مدارس کشور را خیرین ساختند
توییت صفحه فرمانده کل سپاه به مناسبت روز هوافضا و بازنشر بخشی از پیام ایشان
روایتی از زندگی و میراث شهید حسن طهرانی‌مقدم در برنامه تلویزیونی «نردبان»
انتشار یک قطعه موسیقایی جدید به مناسبت شهادت حضرت زهرا (س)
تلاش نمایش «کورش» برای بازسازی اسطوره قهرمان و پیوندزدن گذشته با اکنون
آنچه کیهان کلهر درباره کتاب «بهجت الروح» گفت
دست‌نوشته رهبر شهید انقلاب برای تقدیر از شهید حسن طهرانی مقدم
تصویر منتشرشده در رسانه‌ها تحت عنوان تست موشک در آسمان غرب تهران
ساخت نانوذرات دارویی ضدسرطان با نور خورشید در زمانی کوتاه
رقابت ۸ هزار نفر در آزمون پذیرش دانشجوی پزشکی از لیسانس ۱۴۰۵
حمایت ویژه از پژوهشگران پسادکتری در قالب طرح شهید چمران
ضرورت ایجاد فضای امن و با نشاط در مدارس سمپاد
آغاز ثبت‌نام اعتکاف دانش‌آموزی ۱۴۰۵
اپل و سامسونگ برای ورود به بازار چین دست به دامن هوش مصنوعی محلی شدند
روبات جدید گوگل آسیب نرساندن به کودکان را می‌آموزد
سند توسعه متوازن دانشگاه‌های علوم پزشکی در دست بازنگری قرار دارد
ثبت‌نام تک‌دروس دانشگاه علوم پزشکی هوشمند از ۲۳ آبان آغاز می‌شود
کشف سیاره ای که ناگهان ناپدید شد!
آزمون صلاحیت حرفه ای گروه پرستاری دی ماه ۱۴۰۵ برگزار می‌شود
تصویب ساماندهی مراکز تحقیقات و شبکه‌های تحقیقات و فناوری علوم پزشکی
دلایل افت رتبه دانشگاه‌ها در رتبه بندی‌ها چیست؟
مرکز جدید برای برگزاری آزمون الکترونیکی زبان انگلیسی «تولیمو» ایجاد شد
چرا شناخت هوش هیجانی کودکان مهم است؟
زمزمه‌های استعفای مدیر انویدیا آغاز شد
«مواد و ساخت پیشرفته» پیشران اقتدار صنعتی و ارتقای تاب‌آوری فناورانه
سناریوهای ورود با تأخیر دانشجویان نوورود گروه علوم پزشکی بررسی شد
هکرها نهاد ناظر بر امنیت مالی کره جنوبی را هک کردند
دانشگاه آزاد درباره عدم اعتبار بورسیه‌های متفرقه اطلاعیه داد
چرا سهم شیر دانش‌آموزان به ۳۰ نوبت محدود شد؟
خدمات بیمه‌ای فرهنگیان قزوین در مسیر ارتقا و تسهیل دسترسی
نهضت مدرسه‌سازی خوزستان تا مهر ۱۴۰۷ به سرانجام می‌رسد
درخشش دانش‌آموزان البرزی با کسب ۱۵ مدال علمی
مزار پنهان دختر پیامبر(ص)، تناقضی که تاریخ صدر اسلام را به چالش می‌کشد
فارسی در هند فقط زبان شعر نبود
کتاب «کهکشان نیستی» به زبان عربی ترجمه و منتشر شد
زینب طهرانی‌مقدم: شعر ما را به شناخت عمیقی از اسطوره‌های ملی می‌رساند
برای شناخت دختر پیامبر(ص)، این ۱۰ کتاب را بخوانید
شاگردی که تا پای شهادت از مکتب طهرانی‌مقدم جدا نشد
مکرون: هوش مصنوعی خطرناک باید برای کودکان ممنوع شود
تغییرات تکمیل ظرفیت دستیاری فوق تخصصی اعلام شد؛ تمدید مهلت ثبت نام
دانشجویان متأهل ملزم به بازپرداخت یکجای وام ودیعه مسکن شدند
تقویم جدید آزمون زبان انگلیسی MHLE سال ۱۴۰۵ منتشر شد
قبل از خرید قطعات آسانسور این 7 نکته را بدانید
مهلت دانشجویان الزهرا(س) برای ثبت‌نام وام تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی
اعلام نتیجه اولیه آزمون سردفتری اسناد رسمی نوبت سال ۱۴۰۴
مجموعه‌رباعی «دوستش داشته باش» سروده میلاد عرفان‌پور منتشر شد
روایت زندگینامه شهید حاج اسماعیل رضایی منتشر می‌شود
۱۵ درصد مدارس کشور در برنامه بازرسی‌های دوره‌ای قرار می‌گیرند
ارائه ۸۵ طرح دانش‌آموزی در بیست‌وهشتمین جشنواره جوان خوارزمی
تصویر منتشر شده از جاسک
تصویری از عملیات های نیروی هوایی ارتش در شب های اخیر
رژیم چنج در آمریکا رخ داد+عکس
تقویم جدید آزمون زبان انگلیسی MHLE سال ۱۴۰۵ منتشر شد
دانشجویان متأهل ملزم به بازپرداخت یکجای وام ودیعه مسکن شدند
تغییرات تکمیل ظرفیت دستیاری فوق تخصصی اعلام شد؛ تمدید مهلت ثبت نام
قبل از خرید قطعات آسانسور این 7 نکته را بدانید
تصویب ساماندهی مراکز تحقیقات و شبکه‌های تحقیقات و فناوری علوم پزشکی
حمایت ویژه از پژوهشگران پسادکتری در قالب طرح شهید چمران
زمان اعلام نتایج نهایی آزمون سراسری مشخص شد
مکرون: هوش مصنوعی خطرناک باید برای کودکان ممنوع شود
ثبت‌نام تک‌دروس دانشگاه علوم پزشکی هوشمند از ۲۳ آبان آغاز می‌شود
مزار پنهان دختر پیامبر(ص)، تناقضی که تاریخ صدر اسلام را به چالش می‌کشد
درخشش دانش‌آموزان البرزی با کسب ۱۵ مدال علمی
دلایل افت رتبه دانشگاه‌ها در رتبه بندی‌ها چیست؟
آغاز ثبت‌نام اعتکاف دانش‌آموزی ۱۴۰۵
چرا سهم شیر دانش‌آموزان به ۳۰ نوبت محدود شد؟
مرکز جدید برای برگزاری آزمون الکترونیکی زبان انگلیسی «تولیمو» ایجاد شد
ضرورت ایجاد فضای امن و با نشاط در مدارس سمپاد
آزمون صلاحیت حرفه ای گروه پرستاری دی ماه ۱۴۰۵ برگزار می‌شود
نهضت مدرسه‌سازی خوزستان تا مهر ۱۴۰۷ به سرانجام می‌رسد
توییت صفحه فرمانده کل سپاه به مناسبت روز هوافضا و بازنشر بخشی از پیام ایشان
کشف سیاره ای که ناگهان ناپدید شد!
سناریوهای ورود با تأخیر دانشجویان نوورود گروه علوم پزشکی بررسی شد
برای شناخت دختر پیامبر(ص)، این ۱۰ کتاب را بخوانید
خدمات بیمه‌ای فرهنگیان قزوین در مسیر ارتقا و تسهیل دسترسی
این سیاره خورشیدی چرا گم شد؟
سند توسعه متوازن دانشگاه‌های علوم پزشکی در دست بازنگری قرار دارد
کتاب «کهکشان نیستی» به زبان عربی ترجمه و منتشر شد
روبات جدید گوگل آسیب نرساندن به کودکان را می‌آموزد
اپل و سامسونگ برای ورود به بازار چین دست به دامن هوش مصنوعی محلی شدند
دانشگاه آزاد درباره عدم اعتبار بورسیه‌های متفرقه اطلاعیه داد
چرا شناخت هوش هیجانی کودکان مهم است؟
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.